嗜热酶耐热机制的研究进展

从极端环境中筛选的嗜热菌、超嗜热菌(包括古菌)是嗜热酶的主要来源,但由于嗜热菌的培养条件严格、产酶量低等缺点,使基因工程及蛋白质工程成为生产嗜热酶的又一手段。目前,比较嗜热酶与同源常温酶的氨基酸序列的同源性是研究嗜热酶耐热性的主要方法。不同的酶其耐热机制不同,在一级结构中,嗜热酶具有与同源常温酶不同的氨基酸组成。α-螺旋的稳定性使嗜热酶在二级结构上更稳定。在高级结构中,“额外”的离子键、疏水作用、氢键、寡聚体的形成等对嗜热酶的耐热性起主要作用。一些环境因子也影响嗜热酶的耐热性。     

以分子动力组学的方法探究嗜盐酶的嗜盐机理

通过分子动力组学的方法,从原子尺度上分析4组嗜盐酶及其同源非嗜盐酶的分子动力学特性.结果发现:嗜盐酶所形成的盐桥和氢键明显多于非嗜盐酶,嗜盐酶的溶剂可及性表面要小于非嗜盐酶.通过比较嗜盐与非嗜盐的均方根偏差、回旋半径及末端距等参数,发现嗜盐酶的结构较非嗜盐酶更具刚性.同时,非嗜盐酶多个部位的氨基酸残基柔性比嗜盐酶的要大很多.研究表明:能形成较多的盐桥、氢键,较小的溶剂可及性表面和整体结构的刚性,很可能是嗜盐酶在高盐环境中维持其结构稳定的主要原因.     

嗜盐蛋白高级结构对其稳定性的影响

选择30对具有晶体结构的嗜盐和非嗜盐同源蛋白,通过计算氨基酸所处的结构状态,找出二者在统计学上具有显著差异的氨基酸.研究结果表明:在总的氨基酸组成上,嗜盐蛋白中天冬氨酸含量更多,而苯丙氨酸和赖氨酸含量显著较少.在不同二级结构区域,β-折叠中两种蛋白氨基酸组成差异最大;而在不同溶剂可及表面,两种蛋白在分别表面氨基酸组成差异最大,嗜盐蛋白表面酸性氨基酸显著较多,而碱性氨基酸则较少;48种高级结构结构参数中有4种存在显著差异,这4种结构参数都与可及性表面积有关.     

脱毛碱性蛋白酶定点突变的初步分析

来自于Bacillus pumilus菌株BA06的碱性蛋白酶DHAP具有良好的脱毛能力. 为了更好地了解DHAP的催化特性和进一步改造使之更加符合制革工艺的要求, 根据蛋白质同源建模和嗜冷嗜热酶氨基酸组成的统计分析结果, 确定了13个氨基酸位点进行定点突变. 通过牛奶平板和对粗酶液在不同温度和热稳定性方面的活性进行了分析. 结果发现位于DHAP空间结构上底物结合“口袋”开口处α-螺旋上的氨基酸残基(E220, V223和K244)严重影响酶的活性; 位于底物结合口袋袋底的三个保守位点V256L、V25     

大肠杆菌嗜盐α-淀粉酶基因的分子改造及其酶学特性

【目的】对大肠杆菌Escherichia coli嗜盐α-淀粉酶基因进行改造,并探索嗜盐α-淀粉酶的嗜盐特性。【方法】从非嗜盐的大肠杆菌JM109中克隆到一个嗜盐α-淀粉酶基因k6并进行重组表达。通过同源建模,确定Na+结合位点上的氨基酸残基,并对相应位点进行定点突变。最后对突变酶的酶学性质进行研究。【结果】相对于野生酶,突变酶更加嗜盐,其最适NaCl浓度由2mol/L增加到3mol/L,最适pH值为7,最适温度为50℃,酶活力为4 831U/mg,提高近4倍。经HPLC检测,突变酶与2%(W/V)可溶性淀粉反应后的产物为葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖的混合物。【结论】嗜盐α-淀粉酶基因k6的嗜盐特性与Na+结合位点具有直接联系。     

嗜麦芽窄食单胞菌产生的几丁质酶的特性

从土壤中筛选出一株产几丁质酶的革兰氏阴性细菌,通过16S rDNA法对酶活力最高的菌株C进行鉴定,确定为嗜麦芽窄食单胞菌(S.maltophilia)菌株.通过单因素优化法和均匀设计法确定S.maltophilia产几丁质酶的最佳条件:在pH值为7.0的基础培养基中添加质量分数为1.0%的酵母膏、质量分数为0.5%的胶体几丁质,于180 r·min-1,30 ℃的摇床中培养60 h.对硫酸铵沉淀获得的粗酶进行酶学性质研究,结果表明,该几丁质酶的最适反应温度为50 ℃,最适反应pH值为7.2,在55 ℃以上的温度条件下容易失活.通过聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,确定S.maltophilia几丁质酶的相对分子质量为6.8×103;以筛选的S.maltophilia菌株的总DNA为模板,利用聚合酶链式反应(PCR)扩增出几丁质酶DNA测序;应用生物信息学手段推导S.maltophilia几丁质酶为分泌型蛋白酶,预测其等电点pI值为5.42,相对分子质量为6.8×103(与实验纯化的酶蛋白电泳结果一致).预测该酶氨基酸序列具有信号肽区(氨基酸残基1～41)、Ⅲ型几丁质结合区(残基47～92)、多囊肾病域(107～194)、类纤维连接蛋白Ⅲ型区(Fn3,201～278)和18家族糖基水解域等5个结构功能区,5个区域被富含Ala,Gly,Pro,Ser和Thr的短序列连接起来;在第400～500个氨基酸残基间有一个螺旋结构.     

对嗜压蛋白氨基酸压力不对称指数的修订

选取嗜压菌最多的4种希瓦氏菌属(Shewanella)微生物共计473对同源蛋白,统计了21 662个氨基酸突变位点,在此基础上计算氨基酸压力不对称指数(PAI),并将其同氨基酸70种理化性质进行相关性分析.结果表明:色氨酸和异亮氨酸的嗜压性能最强,而脯氨酸、甘氨酸和天冬酰胺的嗜压性能最弱,这与之前的报道存在较大差异.此外,70种氨基酸理化性质中有13种同PAI存在较强的相关性,其中仅有氨基酸的无规则倾向因子同PAI呈负相关,表明高的PAI值不易形成卷曲.由于展示的PAI值更适合于处于低温环境下的嗜压微生物,因此对以前的PAI值进行了修正.     

不同嗜盐机制微生物蛋白质组特性及其识别

选取两种不同嗜盐机制微生物蛋白质组,并将其同非嗜盐微生物蛋白质组进行比较.研究结果发现:积累无机盐的蛋白质氨基酸组成与非嗜盐相差明显,而积累细胞相容性物质的嗜盐蛋白则差异较小,后者分子中His和分子量较小的氨基酸均显著多于非嗜盐蛋白,而Ala则相反;两种类型蛋白质中酸性氨基酸和碱性氨基酸的差值均显著高于非嗜盐蛋白.基于此,使用一种新型Person通用核函数的支持向量机对3种类型蛋白进行识别,其精度可达84.1%,优于其他核函数的支持向量机及其他机器学习算法.     

高温制曲产香与嗜热细菌活动关系的初步研究

本文采用麸皮培养基和修改后的Rowe合成培养基,研究了茅型大曲中一株优势嗜热细菌——地衣芽孢杆菌(Bacillus licheni formis)的蛋白分解力和对外源氨基酸的需求情况。结果表明,不同温度下培养,嗜热细菌分解原料蛋白质形成游离氨基酸的相对含量明显不同;在合成培养基中,实验菌株随培养温度的升高,对外源氨基酸的需求增加。从微生物角度解释了高温制曲产香的原理。     

嗜热蛋白酶生产菌的筛选

从温泉水、高温堆肥等样品中初筛到62株嗜热蛋白酶生产菌,进一步复筛出一株高产嗜热蛋白酶的生产菌株DPE7(菌株来自温泉水),该菌株被初步鉴定为芽孢杆菌(Bacillus sp．)．嗜热蛋白酶生产的最适碳源是葡萄糖, 最佳氮源为酵母粉加硫酸铵,Ca2 对菌株产酶具有促进作用．在65℃、175 r／min、pH 9的产酶培养基中振荡培养 24 h后,发酵液中的酶产量高达23．4 U／mL(60℃测定)．     

日本沼虾胚胎发育时期消化酶活力和氨基酸含量

采用生物化学方法测定了日本沼虾胚胎发育过程中四种消化酶的比活力和氨基酸的含量.结果显示：卵内可溶性蛋白的含量随着胚胎的发育逐渐下降,但在原肠期的可溶性蛋白含量略高于囊胚期.四种消化酶中类胰蛋白酶、胃蛋白酶和淀粉酶活力在胚胎发育早期和后期较高,中期较低.纤维素酶活力较低且在胚胎发育过程中变化规律不明显.总氨基酸含量在胚胎发育早期下降较快,胚胎发育至后无节幼体期氨基酸含量下降幅度变缓.必需氨基酸中亮氨酸的含量高,非必需氨基酸中谷氨酸的含量最高.单个必需氨基酸含量与必需氨基酸总量的比值（A/E）在整个胚胎发育过程中的变化基本趋于一致.     

蛋白质-核酸复合物氢键与范德华力作用位点分析

为了深入了解蛋白质-核酸相互作用模式,对复合物结构中氢键/范德华力作用力位点上的氨基酸和核苷酸的偏好性(即相对使用频率)进行了统计分析.结果表明:氢键/范德华力作用位点上对氨基酸的偏好性差异均极其显著,与蛋白质-核酸特异作用密切相关的残基侧链与核苷酸碱基间相互作用力位点对氨基酸类型的选择特异性更高;单链RNA分子与蛋白...     

水溶液中六种氨基酸与两种酰胺的焓相互作用的研究

用2277热活性检测仪测定了310.15 K下,甘氨酸、L-丙氨酸、L-缬氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸和L-脯氨酸6种α-氨基酸分别与N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺分子在水溶液中的混合过程的焓变,根据McMillan-Mayer理论得到了各级焓对作用系数,并比较了各级焓对作用系数.结果表明,氨基酸与N,N-二甲基乙酰胺的焓对作用系数大于与N-甲基乙酰胺的焓对作用系数.由于N,N-二甲基乙酰胺中—CH3基团的增加,对丝氨酸的焓对作用系数改变较大.用溶质-溶质相互作用和溶质-溶剂相互作用理论对结果进行了解释.     

信阳地区特种稻种子氨基酸含量的检测分析

以信阳地区具有代表性的20份特种稻为试验材料,采用近红外谷物分析仪,对其种子中的氨基酸含量进行检测与分析.结果表明:不同特种稻种子中的总体氨基酸含量存在明显差异,黑香稻与信粳糯631种子中总氨基酸含量相差26.64 mg/g;总的必需氨基酸以及各类必需氨基酸含量存在丰富的变异,特别是豫农32和矮秆香稻丸等特种稻品种内总的必需氨基酸含量较高;在20份特种稻种子中限制性氨基酸含量、杂环族氨基酸含量以及芳香族氨基酸含量均存在较大的变异,其中来源于息县的矮杆香稻丸种子中赖氨酸含量、杂环族氨基酸含量和芳香族氨基酸含量均相对较高.因此,针对信阳地区特种稻种子中总氨基酸含量、限制性氨基酸含量以及必需氨基酸含量均较高的品种,可以考虑作为优质特种稻新品种选育的骨干亲本.     

水溶液中6种氨基酸与甘露醇的焓相互作用

利用2277热活性检测仪的流动混合系统测定了298．15K时甘氨酸、L-丙氨酸、L-丝氨酸、L-缬氨酸、L-脯氨酸和L-苏氨酸分别与甘露醇在水溶液中混合过程的焓变,根据McMillan-Mayer理论得到各级焓作用系数,并与6种氨基酸在纯水溶液中的焓对作用系数h2进行了比较．结果表明,甘露醇对缬氨酸和丝氨酸的焓对作用系数值改变较大,而对侧基极性或非极性都不明显的氨基酸改变值较小．用溶质—溶质相互作用和溶质—溶剂相互作用理论对结果进行了解释．     

蛋白质-核酸复合物中氢键和范德华力作用位点偏好性分析

对蛋白质-核酸复合物结构中氢键/范德华力作用位点氨基酸与核苷酸的偏好性(即相对使用频率)进行了统计分析.发现:(1)在蛋白质-DNA复合物结构中,范德华力作用对与氢键数量相当;而在蛋白质-RNA复合物结构中,范德华力作用对数量要远多于氢键;(2)复合物结构中氢键和范德华力作用位点上对氨基酸的偏好性差异显著;(3)氨基酸...     

基于支持向量机的脂肪酶耐热序列与嗜热序列分类研究

从GenBank数据库中获取了微生物来源的嗜热脂肪酶序列77条,耐热脂肪酶序列65条,分别统计分析序列中20种氨基酸出现的频次,二肽片段、三肽片段出现的差异以及非相邻二元组合的偏爱性。在此基础上,利用支持向量机(SVM)进行序列分类研究。研究结果表明:在统计学意义上,20种天然氨基酸残基中,亮氨酸、脯氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸在嗜热蛋白序列中出现的频率高于其在耐热蛋白中出现的频率;二肽片段KC,EE,KE,RE,VE,YI,EK,VK,EV,YV,EY,KY,VY和YY的出现频率在嗜热蛋白中显著高于其在耐热蛋白中出现的频率。三肽片段的出现频率和非相邻二元组合的序列偏爱性也显示与蛋白耐热性显著相关。训练集的分类准确率达99.65%,真实数据集的分类准确率达到98.41%。     

南海圆鮀鲣肌肉组织酶解产物抗疲劳活性的初步研究

圆鮀鲣是我国南海高产低值的一类金枪鱼。对其肌肉组织的普通肉和暗色肉进行了酶解及氨基酸组成分析,并进行了抗疲劳活性动物实验评价。圆〖XCTUO-K.tif,+3.8mm。3.8mm;%110%110〗鲣的普通肉酶解产物冻干粉和暗色肉酶解产物冻干粉的氨基酸质量分数分别为57.06%和58.90%,其中支链氨基酸含量占总氨基酸的约18%。普通肉酶解产物冻干粉和暗色肉酶解产物冻干粉中分子质量5000Da以下肽的质量分数均达到70%以上,700Da以下的肽占20%以上。与空白对照组相比,圆鮀鲣的普通肉酶解产物冻干粉和暗色肉酶解产物冻干粉的各剂量组均具备显著延长小鼠负重游泳时间,增加小鼠肝糖原储备和降低运动后小鼠血清尿素氮含量的作用,表明2种酶解产物均有显著的抗疲劳活性,且二者无显著差异。研究结果表明,圆鮀鲣的普通肉和暗色肉组织均可作为抗疲劳保健产品潜在的开发对象。     

胰岛素受体底物1和2的氨基酸网络特征研究

在胰岛素对脂质代谢的调控作用中,胰岛素受体底物2(IRS2)比胰岛素受体底物1(IRS1)发挥了更加重要的作用。为研究两者发挥作用的差异,分别选择IRS1、IRS2的4个结构数据,构建氨基酸相互作用网络,计算整体拓扑特征,分析网络的hub氨基酸差异,计算7种中心性特征。实验表明,IRS2氨基酸相互作用网络的平均度及聚类系数高于IRS1的1QQG、5U1M、6BNT;IRS2中的hub氨基酸ATP、LYS、ILE是IRS1所没有的;除子图中心性和特征向量中心性外,IRS2网络中节点的其他中心性特征均优于IRS1。结果表明,IRS2的氨基酸相互作用网络中,节点聚集程度较高,更容易形成模块,更容易到达其他节点,与其他节点发生通讯。可以推测:IRS2在胰岛素对肝脏的代谢调控中比IRS1发挥着更加重要的作用。     

氨基酸与甲醇-水混合溶剂的相互作用

本文采用改进的Ｒｏｓｅ釜测定了在３３３．１５及３３８．１５Ｋ下，氨基乙酸、ＤＬ－氨基丙酸在甲醇水溶液中的汽液平衡数据．计算了各双液组成下溶剂组分的活度系数以及氨基酸与溶剂组分间的相互作用参数．探讨了溶液内部粒子间的相互作用规律，得到了一些具有理论价值的结论