《基于宏基因组学技术的新酶基因资源挖掘和功能研究》

该成果系统研究了亚热带海洋红树林滨海湿地生态系统、喀斯特山区土壤、广西生物沼气发生池和农田土壤等特殊亚热带生态环境系统中的未培养微生物,构建了高容量的宏基因组文库,完成了一系列重要的新的微生物功能基因的挖掘和功能鉴定研究。

在微生物学领域率先完整地鉴定了编码延胡索酸水合酶的新基因fumF。证实了FumF蛋白可以催化延胡索酸水合生成L-柠檬酸。该成果增强了人们对延胡索酸水合酶作用机制的认识,同时为构建新的微生物发酵工艺消除生产L-柠檬酸过程中天门冬氨酸转氨酶的干扰以及提高相关酶的活性等技术瓶颈问题提供了新的解决思路,因而具有重要的科学实践意义。

系统完整地鉴定了多个编码β-葡萄糖苷酶新基因。发现新的Bgl1C蛋白和已知的β-葡萄糖苷酶没有任何一致性。发现Bgl1D蛋白既具有β-葡萄糖苷酶活性,也具有脂肪酶活性,为新的兼职功能蛋白。发现Bgl1E蛋白是一个新的耐受高浓度金属离子的嗜冷β-葡萄糖苷酶。新的Bgl1T蛋白来自于厌氧产沼气活性污泥,为研究沼气生成机制提供了新的理论依据。该系列成果为构建新的糖基水解酶家族提供了模板,拓展了对纤维素酶作用机制的认识,为构建降解纤维素产乙醇的微生物工艺提供了新的材料。

率先系统完整地鉴定了编码丝氨酸蛋白酶抑制剂的新基因spi1C。发现Spi1C蛋白对胰蛋白酶和α-糜蛋白酶具有较好的抑制功能。该成果提升了对丝氨酸蛋白酶抑制剂作用机制的认识,对研发高活性小分子丝氨酸蛋白酶抑制剂具有重要的实践意义。

率先系统完整地鉴定了编码氨基酸脱羧酶的新的功能基因undec1A。发现Undec1A为HFCD超级家族蛋白的新成员。该研究成果表明该家族蛋白成员可能广泛的分布于原核生物体系,改变了人们对HFCD脱羧酶家族蛋白仅仅来源真核生物体系的认识,同时增强了人们对HFCD家族蛋白作用机制的认识,为后续抗细菌药物筛选提供了一种新的靶酶。

利用宏基因组学技术,项目率先系统完整地鉴定了编码氨基酸氧化酶的新基因daoE。完成了DaoE蛋白的动力学性质分析,该成果增强了人们对氨基酸氧化酶作用机制的认识,同时发现DaoE蛋白在生产7-氨基头孢烷酸和α-酮酸等方面具有广泛的用途。

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