催化光度法研究血红素受体类过氧化物酶活性

介绍含血红素的过氧化物酶作为超分子受体在信生催化体系中的应用研究。以动态分光光度分析法研究血红素蛋白质作为过氧化物酶的催化作用和其在胶束中的类酶活性。通过对催化过程及反应活性中间体的分子吸收光谱研究，发现血红蛋白催化活性怀氢供体底物邻苯二胺浓度之间遵从米氏方程，并获得牛血红蛋白、血红素及其血红素的环糊精衍生物作为生物催化试剂所具有的类酶特征常数。     

海藻酸钠凝胶固定化双酶快速检测葡萄糖综合实验设计

通过海藻酸钠凝胶共固定葡萄糖氧化酶（GOx）和辣根过氧化物酶（HRP）构建了快速检测葡萄糖含量的双酶级联反应器。实验采用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱分析了海藻酸钠凝胶的微观形貌及化学组成。同时,对固定化双酶级联催化的葡萄糖反应体系进行优化并应用于饮料样本检测中。该实验以酶促反应为基础,利用双酶级联反应的机理建立了高效专一的葡萄糖检测方法,为酶催化的生物检测实验的设计提供了思路。     

基于λ核酸外切酶辅助的级联型铜离子荧光检测体系的构建

通过将一种有效的级联信号放大策略引入铜离子荧光生物传感器中,构建了一种用于超灵敏检测铜离子的荧光检测体系。这种级联型荧光检测体系结合了λ核酸外切酶辅助的靶标回收和催化发夹自组装的循环信号扩增。在铜离子的存在下,用于识别铜离子的功能核酸的底物链被特异性切割和释放。释放出的单链DNA片段(tDNA)与5′端被磷酸标记的双链DNA(TQ-DNA)杂交形成具有平末端的双链DNA。随后,该DNA分子被λ核酸外切酶识别并切割,释放出游离的tDNA和TDNA。随着λ核酸外切酶的水解,越来越多的tDNA被回收,同时放出越来越多的TDNA。此时,TDNA作为催化发夹自组装反应的触发链,启动了新一轮的靶标循环。在TDNA的辅助下,作为分子信标的发夹DNA会与另外一个发夹DNA杂交形成新的双链DNA,同时,释放出高荧光强度。利用荧光光谱法对该体系不同反应阶段进行了表征。结果表明,该级联型铜离子荧光检测体系对痕量铜离子具有很好的响应。     

离子型磁性COFs负载GOx实现纳米酶与天然酶的级联反应

【目的】一锅反应中将天然酶的高选择性与纳米酶的高稳定性相结合，已成为一种提高生物催化级联多样性/复杂性和多酶系统稳定性的理想解决方案。【方法】设计合成了一种离子型磁性Fe₃O₄@EB-COFs材料，在静电作用诱导下制备了葡萄糖氧化酶(GOx)-磁性共价有机框架材料(GOx/Fe₃O₄@EB-COFs)。【结果】Fe₃O₄@EB-COFs扮演了纳米酶与载体材料的角色，且所得复合材料可用于葡萄糖浓度的比色测定。酸性条件下，GOx/Fe₃O₄@EB-COFs展现出极好的催化葡萄糖氧化与2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)氧化的级联反应。动力学研究表明，反应遵循Lineweaver-Burk方程，说明构建纳米酶与天然酶的级联反应时仍呈现了生物催化的特点。在磁性Fe₃O₄的加持下，GOx/Fe₃O₄@EB-COF...     

人工酶与定向进化的前沿与挑战

 定向进化是在实验室环境中，在分子水平上模拟进化过程，得到具有期望特征的蛋白质的方法，目前已成为蛋白质设计改造的重要方法。定向进化不仅可以用于天然蛋白质的改造，也可以通过改造现有的酶，使其具有新的催化活性，从而构建人工酶。本文重点介绍工业生物催化、纳米酶设计和光催化3个方向的前沿成果，并讨论人工酶与定向进化领域存在的挑战和问题。     

酶改性技术研究

酶具有催化效率高、催化专一性强等显著特点,然而,酶的活力和稳定性往往不能满足应用的要求.为了改进酶的催化特性,笔者及其所在课题组20多年来长期进行酶分子修饰、酶固定化、酶非水相催化、酶定向进化等酶改性技术的研究,发现通过酶的改性,可以显著改进酶活力和稳定性.文中对笔者及其所在课题组在酶改性技术方面的研究成果和进展作了介绍.     

苯丙氨酸解氨酶印迹交联酶聚体的制备及部分催化性能研究

苯丙氨酸解氨酶(PAL)是酶法生产L-苯丙氨酸的关键酶,目前主要利用红酵母PAL进行转化,但红酵母PAL稳定性较差,妨碍了其工业化的应用。该研究将交联酶聚体和印迹酶的制备方法相结合,制备出新型固定化酶-苯丙氨酸解氨酶印迹交联酶聚体,筛选出最优的底物印迹分子,并考察了该固定化酶的部分特性。结果表明,反式肉桂酸是制备印迹PAL交联酶聚体的最适底物,所制备印迹交联酶聚体的最适催化温度和pH值分别是50℃和10.5,并表现出较好的重复使用性,连续催化9个批次后,仍保持了32%的酶活保留率。     

国外期刊亮点

正研究实现人工构建自组装多酶体在自然界,细胞通过漫长的进化获得了许多按一定空间结构组装在一起的多酶复合体,在这些复合体中,酶与酶之间可以形成底物通道,减少中间产物(尤其是有毒物质)的扩散,以达到高效的胞内催化功能,在细胞代谢过程和生命活动中发挥着重要作用。模拟天然的多酶复合体,在胞内人工构建超分子多酶体,是生物催     

甘蔗基蔗糖高附加值利用的研究进展

蔗糖占我国食糖总消费量90%以上,而甘蔗是蔗糖的主要原材料。然而,我国甘蔗生产集约化程度低,导致制糖成本越来越高,提高甘蔗及副产品的资源化利用水平,对我国甘蔗制糖产业具有重要意义。本文综述近年来甘蔗基蔗糖高附加值生物转化利用方面的研究进展,总结蔗糖生物催化相关的关键酶元件,以及多酶级联催化技术转化蔗糖制备结构多样性功能产品方面的应用,阐述微生物发酵技术利用蔗糖及糖蜜制备大宗化学品和精细化学品方面的潜力,进一步探讨甘蔗基蔗糖高附加值利用的研究方向。     

DNA的生物催化功能

近年来，发现不少结构特殊的DNA分子具有多种生物催化功能，这些DNA分子被称为脱氧核酶或酶性DNA，它们在用作RNA或DNA工具酶、基因分析和诊断手段以及基因治疗药物等方面的潜力引人注目，综述了这些DNA分子的种类、性质和应用方面的最新研究进展。     

花生分离蛋白复合酶水解工艺优化研究

探讨了超声波辅助前处理对花生分离蛋白复合酶解的影响,比较了碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、中性蛋白酶、风味蛋白酶等六种蛋白酶解物清除DPPH自由基的效果,确定碱性蛋白酶和胰蛋白酶较佳的复合比例为8∶2.在此基础上,开展响应面优化试验,以DPPH自由基清除率和水解度为指标,探讨复合酶与风味蛋白酶酶解的较佳工艺参数,并分析DPPH清除率和水解度相关性.实验结果表明,复合蛋白酶制备花生分离蛋白抗氧化肽的较佳酶解工艺为pH 8.5,温度49.36℃,酶添加量(E/S,质量分数m/m)3.40%,酶解时间203.59 min.     

酶固定化载体材料的研究进展

酶的固定化是生物技术中最为活跃的研究领域之一。固定化酶能在较为温和的反应条件下高选择性、高效率地催化某些化学反应,并且不会对环境造成污染。作为固定化酶技术的重要组成部分,载体的结构及性能在很大程度上直接影响所得固定化酶的催化活性及操作稳定性。综合性能优良的载体材料的设计与制备是固定化酶技术领域的一个非常重要的研究内容。综述了近年来国内外有关固定化酶载体材料的研究现状和发展趋势。     

酶催化功能混杂性研究进展

酶催化生物体内化学反应,是生命代谢形成运转的动力。与传统观点认为酶具有专一性催化功能相对,近年来生物信息与实验分析都证实了酶具有多种混杂催化功能是普遍存在的现象。在过去的几十亿年里,古老酶一直不断演化以适应变化的环境,形成现代功能多样的酶蛋白家族。基于独特底物结合模式和动态蛋白结构的催化功能混杂性是酶蛋白适应性演化的基础。酶的混杂活性有望被开发应用于药物酶法合成及环境修复领域。本文就酶催化功能混杂性的普遍性、分子机理、可进化性等方面的相关研究进展进行综述。     

类泛素化修饰Neddylation在心脏生物学中的作用

Neural precursor cell-expressed developmentally downregulated 8(NEDD8)是类泛素蛋白家族的一员,其结构与泛素相似,通过E1激活酶、E2结合酶和E3连接酶等酶促级联反应对蛋白进行翻译后修饰,这一过程即为neddylation。Neddylation异常已被证实与癌症、神经退行性疾病和先天性心脏病等多种疾病密切相关。近年来,neddylation和deneddylation(底物上的NEDD8在deneddylation酶的作用下被去除,称为deneddylation)在心血管系统中的作用备受关注,本文将主要阐述neddylation的生物学过程及其在心脏生物学中的作用。     

Mandelate racemase and muconate lactonizing enzyme are mechanistically distinct and structurally homologous

Mandelate racemase (MR) and muconate lactonizing enzyme (MLE) catalyse separate and mechanistically distinct reactions necessary for the catabolism of aromatic acids by Pseudomonas putida. The X-ray crystal structure of MR, solved at 2.5 A resolution, reveals that the secondary, tertiary and quaternary structures of MR and MLE are remarkably similar; also, MR and MLE are about 26% identical in primary structure. However, MR has no detectable MLE activity and vice versa. Thus, MR and MLE constitute the first example of enzymes that catalyse different reactions, as opposed to mechanistically identical reactions on different substrates, yet possess sufficient structural and sequence identity that they are likely to have evolved from a common ancestor. The discovery that MR and MLE catalyse different reactions but share a common structural framework has broad implications for the natural evolution of enzymes and metabolic pathways, as well as for the rational modification of enzyme activities.     

Study on the Characterization and Kinetics of Immobilized Lipase

1 Rusults Most enzymes, including lipase, play a key role in biotechnology, but their usage is quite limited because of poor recovery, yield, limited re-usability and rapid inactivation in the soluble state. Immobilization enzymes offer advantages over free enzymes because of the availability of a choice of batch or continuous processes, rapid termination of reactions, controlled product formation, ease of enzyme removal from the reaction mixture, and adaptability to various engineering designs.In this ...     

Enzyme dynamics and hydrogen tunnelling in a thermophilic alcohol dehydrogenase.

Biological catalysts (enzymes) speed up reactions by many orders of magnitude using fundamental physical processes to increase chemical reactivity. Hydrogen tunnelling has increasingly been found to contribute to enzyme reactions at room temperature. Tunnelling is the phenomenon by which a particle transfers through a reaction barrier as a result of its wave-like property. In reactions involving small molecules, the relative importance of tunnelling increases as the temperature is reduced. We have now investigated whether hydrogen tunnelling occurs at elevated temperatures in a biological system that functions physiologically under such conditions. Using a thermophilic alcohol dehydrogenase (ADH), we find that hydrogen tunnelling makes a significant contribution at 65 degrees C; this is analogous to previous findings with mesophilic ADH at 25 degrees C. Contrary to predictions for tunnelling through a rigid barrier, the tunnelling with the thermophilic ADH decreases at and below room temperature. These findings provide experimental evidence for a role of thermally excited enzyme fluctuations in modulating enzyme-catalysed bond cleavage.     

基于结构信息的酶解制备ACEIP

在结构信息分析的基础上,选择具有特定作用位点的酶,进行酶解制备血管紧张素转化酶抑制肽(ACEIP)的研究,对以结构信息为基础的定向控制酶解制备模式进行了初步探讨.文中首先通过全略微分重叠计算,对所选择的11种抑制剂的结构信息进行分析,认为当肽链的N端为Asp、Glu,C端为Pro、Trp、Met、Phe、Lys时,对血管紧张素转化酶(ACE)的抑制效果较好;在此基础上,选择具有特定作用位点的酶,以罗非鱼肉为对象进行酶解制备ACEIP的研究,并对酶解产物进行分离和分析,发现其中含有Thr-Cys、Asp-Trp和Glu-Met,所得结果与理论分析结果相符,初步说明了以结构信息为基础的定向控制酶解制备模式的可行性.     

Insights into the ubiquitin transfer cascade from the structure of the activating enzyme for NEDD8

Post-translational modification by ubiquitin-like proteins (Ublps) is an essential cellular regulatory mechanism. The Ublp NEDD8 regulates cell division, signalling and embryogenesis. Ublps are conjugated to their targets by the sequential action of E1, E2 and often E3 enzymes. Each Ublp has a dedicated E1, or activating enzyme, that initiates its conjugation cascade. First, E1 associates with the Ublp and catalyses adenylation of the carboxy terminus of the Ublp. Second, E1 forms a thioester between its catalytic cysteine and the Ublp. Next, E1 is loaded with a second Ublp molecule, adenylating the C terminus of this second Ublp while still carrying the first thioester-bound Ublp. Last, E1 binds E2 and promotes Ublp transfer to the catalytic cysteine of E2. We report here the structure and mutational analysis of human APPBP1-UBA3, the heterodimeric E1 enzyme for NEDD8 (ref. 11). Each E1 activity is specified by a domain: an adenylation domain resembling bacterial adenylating enzymes, an E1-specific domain organized around the catalytic cysteine, and a domain involved in E2 recognition resembling ubiquitin. The domains are arranged around two clefts that coordinate protein and nucleotide binding so that each of E1's reactions drives the next, in an assembly-line fashion.     

酶解制备牦牛乳酪蛋白降血压肽的初步研究

目的:牦牛乳富含酪蛋白,其经酶解制备的降血压肽以安全性高、无副作用等优点已成为乳品开发和高血压防治药物研究的新热点.方法:本实验对从牦牛乳中提取的酪蛋白,依据复合蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶及胰蛋白酶各自的最适pH及温度采用酶解方法制备降血压肽,并且以ACE抑制活性为指标初步筛选最佳水解酶.结果:五种酶ACE抑制肽抑制率分别为:复合蛋白酶为39.02%,中性蛋白酶为67.48%,碱性蛋白酶为56.10%,木瓜蛋白酶为71.54%,胰蛋白酶为8.94%.结论:说明,在最适pH及温度条件下,木瓜蛋白酶和中性蛋白酶为制备降血压肽的最佳酶选,这为后续进一步的制备降血压肽实验提供依据.