酶非專一性及酶趨異進化研究

《酶非專一性及酶趨異進化研究》是依託吉林大學，由馮雁擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：酶非專一性及酶趨異進化研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：馮雁
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

酶非專一性，即酶利用同一活性部位進行不同催化反應的特性，近年來引起學術界的高度重視；利用酶非專一性研究酶趨異進化、製備新功能酶已成為酶學研究的熱點問題。來源於古菌Aeropyrum pernix K1的嗜熱醯基氨肽水解酶apAPH屬於α/β水解酶超家族中的絲氨酸蛋白酶家族，但它具有脂肪酶的motif，表現出複雜的底物譜和多功能性。本項目在獲得該酶晶體結構和完成初步肽酶向酯酶轉變的基礎上，選定活性中心中重要的殘基及區域，結合分子生物學和計算生物學技術構建突變體，揭示該酶底物非特異性的控制因素和作用機制，實現多功能酶的再進化，完成從野生型肽酶，到酯酶、脂肪酶、磷脂酶等酶功能的轉換，進而豐富和發展酶非專一性理論和實踐，並有可能為工業生產提供高活力、高穩定性的新酶源。

結題摘要

酶“非專一性”是指酶利用同一活性部位進行不同催化反應的特性，並與酶趨異進化密切相關。酶“非專一性”研究不僅可以揭示酶進化歷程，還可以作為體外分子進化的起點，來創建新功能酶，如降解化學品的生物催化劑，甚至在合成生物學中所使用的新生物催化元件。來源於古菌Aeropyrum pernix K1的嗜熱醯基氨肽水解酶apAPH屬於α/β水解酶超家族中的絲氨酸蛋白酶家族，但它具有脂肪酶的motif，表現出複雜的底物譜和多功能性。本項目在獲得該酶晶體結構和完成初步肽酶向酯酶轉變的基礎上，選定活性中心中重要的殘基及區域，結合分子生物學和計算生物學技術設計和構建突變體，揭示該酶底物“非特異性”的控制因素和作用機制，實現多功能酶的再進化，完成從野生型肽酶，到酯酶、脂肪酶等酶功能的轉換，豐富和發展酶“非專一性”理論和實踐。本項目還對其它酶的“非專一性”進行了有益的探索，通過酶活性中心關鍵胺基酸、活性區域NC-loop及結構域互換等方法，對脂肪酶底物催化譜和催化活性等進行了改進，發現和鑑定了與催化及底物結合相關的殘基及結構片段，揭示了酶趨異進化途徑的多樣性。本項目執行期間培養碩、博士研究生4名；發表研究論文8篇(其中SCI論文7篇)，申請專利2項，圓滿地完成了項目預期目標。