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自然界中首例 [6+4] 環(huán)加成反應(yīng)的酶
鑒定首個(gè)高階環(huán)加成酶，拓展了環(huán)加成酶的認(rèn)知
一、項(xiàng)目分類
重大科學(xué)前沿創(chuàng)新
二、成果簡(jiǎn)介
南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院梁勇教授，生命科學(xué)學(xué)院譚仁祥教授和戈惠明教授的科研團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)了抗幽門螺旋桿菌的潛在藥物-漢城霉素并對(duì)其生物合成途徑進(jìn)行深入研究。通過多菌株基因組序列比對(duì)，對(duì)漢城霉素類生物合成基因簇進(jìn)行了鑒定，利用微生物學(xué)，分子生物學(xué)、底物化學(xué)衍生化、體外酶促反應(yīng)等手段從該基因簇中鑒定出一個(gè)新穎、可催化高階環(huán)加成反應(yīng)的酶。團(tuán)隊(duì)基于蛋白質(zhì)晶體數(shù)據(jù)，量子化學(xué)計(jì)算和蛋白質(zhì)定點(diǎn)突變技術(shù)，對(duì)該酶促動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行了深入解析，最終確定該酶通過“雙過渡態(tài)”來同時(shí)催化產(chǎn)生6+4和4+2環(huán)加成產(chǎn)物。該特殊高階環(huán)加成酶的發(fā)現(xiàn)，解答了“自然界中是否存在酶催化的高階環(huán)加成反應(yīng)”，這一持續(xù)五十余年的謎題。這類酶的發(fā)現(xiàn)將進(jìn)一步拓展人們對(duì)周環(huán)反應(yīng)酶的認(rèn)識(shí)，啟發(fā)科學(xué)家們將來利用和改造周環(huán)反應(yīng)酶來實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的分子轉(zhuǎn)化。
成果于2019年4月以Letter形式發(fā)表于Nature。F1000評(píng)述該研究“鑒定首個(gè)高階環(huán)加成酶，拓展了環(huán)加成酶的認(rèn)知”，諾貝獎(jiǎng)得主霍夫曼評(píng)述“這是在酶促反應(yīng)中直接觀察到的[6+4]環(huán)加成產(chǎn)物的首個(gè)例子……，該研究對(duì)酶促高階環(huán)加成研究具有深遠(yuǎn)影響”。
南京大學(xué)
2022-08-12
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高性能角蛋白酶的高效表達(dá)與應(yīng)用研究
角蛋白酶是一種特異性蛋白酶類，可降解結(jié)構(gòu)復(fù)雜、硬質(zhì)難溶的角蛋白，具有多種優(yōu)良的催化特性，在生物加工、綠色制藥、廢棄生物質(zhì)處理、生物制革、生態(tài)紡織、洗滌劑等實(shí)際應(yīng)用中備受關(guān)注，被認(rèn)為是有著巨大應(yīng)用潛力和市場(chǎng)前景的新一代蛋白酶類。 本項(xiàng)目從角蛋白酶基因挖掘、高效表達(dá)、性能改造及其應(yīng)用研究等方面開展了一系列工作。課題組目前建立了角蛋白酶資源庫，是我國(guó)擁有角蛋白酶基因資源產(chǎn)權(quán)最多和最具多樣性來源的單位；實(shí)現(xiàn)了角蛋白酶基因在大腸桿菌及枯草芽孢桿菌等外源宿主中的克隆及高效表達(dá)；在 5L 罐上發(fā)酵酶活最高可達(dá)10000 U/mL 以上，是目前文獻(xiàn)報(bào)道的重組角蛋白酶表達(dá)最高水平；項(xiàng)目已完成了 1M3 規(guī)模中試試驗(yàn)，成本降低 30%以上。在應(yīng)用方面，本項(xiàng)目成功將角蛋白酶用于生物法制備納米銀粒子 AgNPs，與傳統(tǒng)化學(xué)法相比，酶法合成的納米銀具有更好的抑菌活性。另外，項(xiàng)目組已首次開發(fā)出無膠原活力的高特異性角蛋白酶，具有高角蛋白活力，不會(huì)對(duì)皮革膠原造成破壞，能保護(hù)膠原結(jié)構(gòu)完整性，可開發(fā)出不傷及皮膚真皮的洗滌劑產(chǎn)品、藥品及化妝品，在生物制革領(lǐng)域也具有極大應(yīng)用價(jià)值，可緩解制革工業(yè)中的爛皮現(xiàn)象；同時(shí)本研究所開發(fā)的角蛋白酶在活性多肽制備中也表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。
江南大學(xué)
2021-04-13
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苜蓿木葡聚糖轉(zhuǎn)葡糖苷酶(MtXET）及其編碼基因與應(yīng)用
本發(fā)明公開了一種苜蓿木葡聚糖轉(zhuǎn)葡糖苷酶(xyloglucanendotransglycosylase，xet)及其編碼基因與應(yīng)用，所述苜蓿木葡聚糖轉(zhuǎn)葡糖苷酶(mtxet)及其編碼基因可以用于調(diào)節(jié)植物的根系發(fā)生發(fā)展，由此調(diào)節(jié)提高植物的抗旱和抗寒能力。本發(fā)明的苜蓿木葡聚糖轉(zhuǎn)葡糖苷酶在培育根系更加發(fā)達(dá)的植物品種中具有重要意義。
北京林業(yè)大學(xué)
2021-02-01
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模擬酶催化增強(qiáng)的納米金暗場(chǎng)免疫組化新方法
納米金由于具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)和表面生物分子偶聯(lián)能力以及新發(fā)現(xiàn)的模擬酶功能，而在生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)中有重要的應(yīng)用價(jià)值。將特異性抗體偶聯(lián)在金納米顆粒上構(gòu)建納米探針，可以特異地標(biāo)記腫瘤細(xì)胞，一方面可以利用其模擬酶特性進(jìn)行顯色和顯微鏡讀片，用來有效替代傳統(tǒng)的天然酶標(biāo)記顯色技術(shù)；另一方面，可以利用納米金暗場(chǎng)成像的功能，通過暗場(chǎng)顯微鏡讀片，從而省略了酶底物顯色的步驟和成本，同時(shí)可以突破前一種技術(shù)只能定性判讀的局限性，實(shí)現(xiàn)基于暗場(chǎng)光散射圖像分析的定量檢測(cè)，使得定量免疫組化檢測(cè)成為可能。經(jīng)過多年研發(fā)與攻關(guān)，我們已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)針對(duì)惡性淋巴瘤的特異標(biāo)記及雙模式檢測(cè)（模擬酶明場(chǎng)顯色和暗場(chǎng)成像）技術(shù)建立，實(shí)現(xiàn)針對(duì)臨床乳腺癌Her2檢測(cè)的模擬酶增強(qiáng)暗場(chǎng)免疫組化定量判讀，建立了定量判讀圖像分析軟件，完成臨床病例檢測(cè)120例，檢測(cè)靈敏性優(yōu)于95%，特異性優(yōu)于90%，對(duì)推動(dòng)臨床定量免疫組化技術(shù)及實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的病理診斷具有重要意義。
東南大學(xué)
2021-04-10
旦大學(xué).jpg){kind=logo}
潛在原創(chuàng)新藥鞘磷脂合酶抑制劑的研究與開發(fā)
" 鞘磷脂合酶（Sphingomyelin synthase，SMS)是體內(nèi)從頭合成SM 的最后步驟的關(guān)鍵酶，是動(dòng)脈粥樣硬化病變發(fā)生的關(guān)鍵指標(biāo)之一。SMS2是一潛在的全新藥物靶點(diǎn)，通過抑制SMS2活性降低SM水平有可能成為治療動(dòng)脈粥樣硬化的新方法。SMS2的抑制還與抗糖尿病和抗代謝綜合征、抗炎、抗腫瘤等有密切關(guān)系。 "
復(fù)旦大學(xué)
2021-04-10
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具酪氨酸酶抑制活性的化合物及制備方法與用途
本發(fā)明提供一類具有酪氨酸酶抑制活性的化合物，包括六種從桑葉中提取的具有酪氨酸酶抑制活性的多酚類化合物。將藥材經(jīng)乙醇水溶液加熱提取，濃縮，硅膠柱分離，洗脫，洗脫液濃縮干燥，再用制備液相色譜繼續(xù)分離，收集溶液，溶液濃縮干燥后得到樣品并進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。本發(fā)明還提供了從桑葉中分離上述多酚類化合物的方法。本發(fā)明提供的六種多酚類化合物具有較強(qiáng)的酪氨酸酶抑制活性，能夠有效預(yù)防和治療黑色素合成異常導(dǎo)致的人體色素沉著性疾病、黑色素瘤以及其它需要抑制酪氨酸酶活性的病癥，可用于制備治療此類疾病的藥物。
浙江大學(xué)
2021-04-11
業(yè)大學(xué).jpg){kind=logo}
復(fù)合蛋白酶解提取鴨硫酸軟骨素技術(shù)
本技術(shù)首先根據(jù)鴨胸軟骨的化學(xué)組成設(shè)計(jì)了一種用于提取鴨硫 酸軟骨素的新型復(fù)合蛋白酶的基礎(chǔ)配方，并利用復(fù)配酶制備鴨硫酸軟骨素，其 工藝包括鴨胸軟骨骨粉的制備、鴨胸軟骨骨粉的酶解提取、蛋白質(zhì)的沉降、硫 酸軟骨素粉末四個(gè)步驟。本發(fā)明采用了復(fù)配酶解法提取鴨胸軟骨的硫酸軟骨素， 采用新型復(fù)合蛋白酶和胰蛋白酶復(fù)配，去掉了堿提這一步，在復(fù)配酶使用上也 進(jìn)行了優(yōu)化，其收率比其它方法提高了 20%左右，產(chǎn)品純度達(dá)到 90%~95%。用復(fù) 合酶代替稀堿或濃堿解離軟骨能夠大大降低對(duì)環(huán)境的污染，并且可以有效縮短 生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本、增加了產(chǎn)品收率、提高產(chǎn)品質(zhì)量，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的 空白。 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)或者效益預(yù)測(cè):硫酸軟骨素(Chondroitinsulfate，CS)是 D-葡萄糖 醛酸和 N-乙酰氨基半乳糖以β-1,4-糖苷鍵連接而成的重復(fù)二糖單位組成的酸 性黏多糖。硫酸軟骨素具有抗凝血、抗炎癥、抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、降血 脂、防止動(dòng)脈粥樣硬化、調(diào)節(jié)體內(nèi)水分、清除自由基和延緩衰老等多種生理功 能，可應(yīng)用于食品、藥品、各種保健品及高檔化妝品中。我國(guó)是全球硫酸軟骨 素產(chǎn)量最大的國(guó)家，占全球產(chǎn)量的 80%以上，年平均產(chǎn)量多于 4000 噸；我國(guó)硫 酸軟骨素主要出口到美國(guó)、歐洲、日本等地，其中美國(guó)作為我國(guó)硫酸軟骨素第 一大出口市場(chǎng)，出口份額約占 50%。所以，隨著硫酸軟骨素生物活性功能不斷研 究及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，硫酸軟骨素用途越來越廣，具有廣闊市場(chǎng)應(yīng)用前 景。
青島農(nóng)業(yè)大學(xué)
2021-04-11
利用克氏原螯蝦頭酶解制備調(diào)味料的方法
1、項(xiàng)目簡(jiǎn)介 小龍蝦頭是小龍蝦加工中的主要廢棄物。本技術(shù)利用生物酶水解方法制備小 龍蝦風(fēng)味調(diào)味料。本產(chǎn)品技術(shù)易于實(shí)行，成本低，產(chǎn)品安全可靠。 2、創(chuàng)新要點(diǎn) 本技術(shù)利用酶技術(shù)處理小龍蝦頭，產(chǎn)品風(fēng)味強(qiáng)，可以作為食品調(diào)味料用
江南大學(xué)
2021-04-11
模擬酶催化增強(qiáng)的納米金暗場(chǎng)免疫組化新方法
納米金由于具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)和表面生物分子偶聯(lián)能力以及新發(fā)現(xiàn)的模擬酶功能，而在生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)中有重要的應(yīng)用價(jià)值。將特異性抗體偶聯(lián)在金納米顆粒上構(gòu)建納米探針，可以特異地標(biāo)記腫瘤細(xì)胞，一方面可以利用其模擬酶特性進(jìn)行顯色和顯微鏡讀片，用來有效替代傳統(tǒng)的天然酶標(biāo)記顯色技術(shù)；另一方面，可以利用納米金暗場(chǎng)成像的功能，通過暗場(chǎng)顯微鏡讀片，從而省略了酶底物顯色的步驟和成本，同時(shí)可以突破前一種技術(shù)只能定性判讀的局限性，實(shí)現(xiàn)基于暗場(chǎng)光散射圖像分析的定量檢測(cè)，使得定量免疫組化檢測(cè)成為可能。經(jīng)過多年研發(fā)與攻關(guān)，我們已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)針對(duì)惡性淋巴瘤的特異標(biāo)記及雙模式檢測(cè)（模擬酶明場(chǎng)顯色和暗場(chǎng)成像）技術(shù)建立，實(shí)現(xiàn)針對(duì)臨床乳腺癌Her2檢測(cè)的模擬酶增強(qiáng)暗場(chǎng)免疫組化定量判讀，建立了定量判讀圖像分析軟件，完成臨床病例檢測(cè)120例，檢測(cè)靈敏性優(yōu)于95%，特異性優(yōu)于90%，對(duì)推動(dòng)臨床定量免疫組化技術(shù)及實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的病理診斷具有重要意義。
東南大學(xué)
2021-04-13
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揭示非典型尿嘧啶DNA糖基化酶UdgX的催化過程
通過解析蛋白脫底物及其與配體、DNA等一系列晶體結(jié)構(gòu)（圖a-c），該研究揭示了MsmUdgX獨(dú)特的催化過程。研究發(fā)現(xiàn)，MsmUdgX首先對(duì)含U底物的 DNA發(fā)生尿嘧啶切除作用，然后其第109位的組氨酸與單鏈DNA底物AP位點(diǎn)的糖環(huán)形成一個(gè)共價(jià)鍵，因此可以耐受變性劑的作用；同時(shí)也由于酶無法再生，從而失去其固有的尿嘧啶酶切活性。該研究共解析了五套 MsmUdgX 的晶體結(jié)構(gòu)，各自代表其催化途徑中不同階段酶所處的狀態(tài)，提出了如圖e所示的催化路徑模型，可能經(jīng)歷一個(gè)稱為“oxacarbenium”的中間體。該機(jī)制不但合理解釋了MsmUdgX酶獨(dú)特的生化性質(zhì)，而且發(fā)現(xiàn)酶在反應(yīng)中通過一種“自殺”的方式抑制其自身活性，在已知的UDG酶中尚屬首例。此外，由于MsmUdgX只存在于細(xì)菌中，研究者的MsmUdgX-DNA共價(jià)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)可能為新型抗菌藥物的設(shè)計(jì)提供新思路，具有潛在的應(yīng)用前景。
中山大學(xué)
2021-04-13