《纖維素酶結合模組與纖維素晶體表面的相互作用機制》是依託南京林業大學，由宋君龍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：纖維素酶結合模組與纖維素晶體表面的相互作用機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋君龍
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
纖維素結晶區的酶解是纖維素生物能源與化學品生產的瓶頸之一，深入理解纖維素酶結合模組（CBM）與纖維素晶體表面的作用機制，將有助於對酶解機理的理解，從而為最佳化纖維素酶解回收策略提供理論依據。本課題運用石英晶體微天平技術來實時、原位的檢測分離純化的源自不同CBM家族的纖維素酶亞組分在不同纖維素晶體（纖維素I，纖維素II，纖維素III（I）和III（II））表面的吸附、解吸以及酶解規律，從分子結構的水平來揭示不同的CBM 與纖維素晶體表面的相互作用機制，從而為更進一步的理解纖維素結晶區的酶解機理提供證據，為木質纖維素的預處理、纖維素酶的定向培育、纖維素酶的回收等研究提供理論依據。另外，本課題還將揭示纖維素納米晶體在晶型轉變過程中對其形貌和結晶度的影響並製備出均一的、具有不同晶型的纖維素納米晶體生物感測器，為纖維素材料科學的研究提供了一個模型平台。
結題摘要
基於可再生的纖維素的能源與化學品逐漸成為人們關注的焦點，然而在纖維素能源與化學品轉化過程中一個重要瓶頸是纖維素結晶區的降解。本項目從纖維素酶的結合域與不同晶型纖維素晶體表面的相互作用機制入手，試圖從底物晶體結構、纖維素酶結合域的結構及其相互作用親和力來對其進行破解。本項目研究了纖維素納米晶體從纖維素I到II的轉化機制，發現了納米效應，即納米纖維素的轉化濃度比大纖維的略低，而且這個轉化濃度與其晶粒尺寸相關，並且通過TEMPO氧化在分散絲光化後的纖維素晶體，發現纖維素II是有數個相互連線的20-30nm的小晶粒組成，從而為纖維素I到II轉化的摺疊理論提供了影像學的證據；並據此製備了具有相似結晶度但不同晶型的纖維素納米晶體模型界面，然後利用石英晶體微天平技術來實時、原位的檢測了源自相同纖維素酶結合模組（CBM）家族但不同來源的纖維素酶與納纖絲纖維素薄膜的作用機制，以及純化的不同CBM （1，2，3）在不同晶型的纖維素納米晶體表面的吸附規律，從纖維素酶吸附的角度（吸附量、吸附層結構和可逆吸附率等）闡釋了纖維素II的超級酶解效率。本研究深化了我們對CBM與纖維素晶體表面的作用機制的理解，對結晶區的高效酶解提供了理論基礎，也為纖維素酶與纖維素薄膜底物的相互左右提供了多倍頻擬合的分析方法。本項目按照計畫順利執行，完成了既定目標。
