《靜電紡絲納米纖維生物膜合成茶氨酸的機理研究》是依託同濟大學，由李平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：靜電紡絲納米纖維生物膜合成茶氨酸的機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李平
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
茶氨酸具有重要的生理生化功能和藥理保健功效。項目利用靜電紡絲技術，以我們剛結題的一個面上基金項目為起點，對超量表達谷氨醯胺合成酶的大腸桿菌進行固定化，以期獲得穩定性高、傳質阻力小、負載量大、產物易分離等高催化效率的固定化納米生物膜，通過運用先進的納米纖維固定化技術提高茶氨酸酶法轉化的催化效率。同時從茶樹中茶氨酸合成酶的表達、純化及晶體結構解析出發，通過與谷氨醯胺合成酶晶體結構的比對，根據酶的結構和功能的關係分析、酶分子的定點突變和酶與底物親和力大小的等溫滴定量熱法的測定，對不同物種合成茶氨酸的酶學機理進行研究，有望解決目前茶氨酸合成過程中酶與底物的親和力及產物轉化率均較低的工業化現狀。這將對揭示不同物種生物體內茶氨酸的合成具有重要理論意義，並為開發具有重要藥理作用和保健活性的茶氨酸奠定前期研究基礎。
結題摘要
茶氨酸具有重要的生理生化功能和藥理保健功效。項目利用靜電紡絲技術，對超量表達谷氨醯胺合成酶的菌株進行固定化，得到了纖維平均直徑為220nm納米活性膜，該膜具有穩定性高、傳質阻力小、負載量大、產物易分離等特性。通過運用先進的納米纖維固定化技術獲得茶氨酸酶法轉化效率為10.74g/L。同時從茶樹中茶氨酸合成酶的表達、純化及晶體結構解析出發，通過與谷氨醯胺合成酶晶體結構的比對，根據酶的結構和功能的關係分析、酶分子的定點突變和酶與底物親和力大小的等溫滴定量熱法的測定，對不同物種合成茶氨酸的酶學性質及機理進行研究。獲悉谷氨醯胺合成酶的絕大部分殘基的主鏈構象角落在經驗值內，每個單元中含有20個亞基，按照五元環的形式組成了一個由四個環組成的桶狀結構；其單體是由N端的5個反向的β-sheet組成的β-grasp domain以及C端的catalytic domain組成。其中一個亞基的catalytic domain與相鄰亞基的β-grasp domain相互作用，從而形成了一個五元環的結構，這樣每一個五元環的結構中存在著5個活性位點。通過其它細節的比對發現在C端的His70-Ile74和Ar9292-Ser30 1上。His70一Ile74的變化可以解釋為GS在不結合ADP會採取一種開放型的結構。Ar9292一Ser301為缺失電子云圖的一段，意味著這一段在酶的結構上是非常不具有穩定性的一段。結合Eisenberg．D提出的GS的作用機理，推斷Ar9292-Ser301的功能為控制反應底物進入活性位點。進而通過酶的結構修飾，提高其與底物的親和力，獲得茶氨酸的合成產量為18.10 g/L，實現谷氨酸的轉化率為34.6%。克服目前茶氨酸合成過程中酶與底物的親和力及產物轉化率均較低的生產缺陷。這些對揭示不同物種生物體內茶氨酸的合成具有重要理論意義，並為開發具有重要藥理作用和保健活性的茶氨酸奠定前期研究基礎。
