《开发计算变异学在酶工程研究中的应用》

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根据自然界中普遍存在的随机现象,吴光博士和严少敏博士创立了自己独特的研究领域-计算变异学,为研究蛋白质的变异和进化提供了新的方法。但是,计算变异学尚未用于酶工程研究领域。为加快新酶的研制,课题组将计算变异学的分析方法引入酶工程研具,开展创新性理论研究,得到广西自然科学基金面上项目(2010GXNSFA013046)和重点项目(2013GXNSFDA019007)的资助。自治区科技成果登记号:201606707和201698968。

主要研究内容包括四个方面:用计算变异学方法预测酶的功能参数,用计算变异学方法预测蛋白质的结晶倾向,从计算变异学视角分析酶/蛋白质的系统进化,采用疏水极性模型分析蛋白质的折叠状况。通过研究几种工业常用的天然酶和工程改造的变异酶,建立了基于酶的一级结构信息预测其功能参数的动态模型,包括预测酶催化反应的最适pH值、最适温度、米氏常数、转换数等功能参数;建立了基于蛋白质的一级结构信息预测其结晶状况的动态模型;建立了通过三种方法综合分析酶/蛋白质系统进化的框架。

通过该项目的研究开拓了计算变异学在酶工程研究中的应用,将三种独创的计算变异学方法用于预测酶的功能参数和蛋白质的结晶倾向,分析酶/蛋白质的系统进化,从计算变异学视角揭示酶/蛋白质的一级结构信息与其结构和功能之间的关系,为工业酶的人工改造提供了新的理论依据。

从2011年至2015年3月,该项目的研究成果发表论文28篇:在国际学术期刊发表论文21篇,其中SCI收录18篇(1区1篇、2区2篇、3区6篇、4区9篇),普通国际期刊发表论文3篇;在国内学术期刊发表论文6篇;在国际学术会议发表论文1篇。

该项目的研究扩展了独创的计算变异学的应用范围,进一步展示了计算变异学在研究蛋白质结构变化和功能变化之间关系的独特优点,研究成果受到国内外同行的关注和点赞。8篇代表性论文被来自澳大利亚、奥地利、波兰、德国、俄罗斯、韩国、捷克共和国、拉脱维亚、美国、墨西哥、乌克兰、伊朗、意大利和中国的24所大学和8个科研机构的研究人员引用21篇次,引文发表在16种国际学术期刊,其中SCI期刊引用18次(1区3次、2区7次、3区3次、4区5次),普通国际期刊2篇;在1部英文专著中引用1次。该项目的创新性研究使计算变异学这个中国人创立的学科不断完善,保持领先地位,提升了广西的科学研究在国内外的影响力。

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