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自然界中首例 [6+4] 環加成反應的酶
鑒定首個高階環加成酶，拓展了環加成酶的認知
一、項目分類
重大科學前沿創新
二、成果簡介
南京大學化學化工學院梁勇教授，生命科學學院譚仁祥教授和戈惠明教授的科研團隊，發現了抗幽門螺旋桿菌的潛在藥物-漢城霉素并對其生物合成途徑進行深入研究。通過多菌株基因組序列比對，對漢城霉素類生物合成基因簇進行了鑒定，利用微生物學，分子生物學、底物化學衍生化、體外酶促反應等手段從該基因簇中鑒定出一個新穎、可催化高階環加成反應的酶。團隊基于蛋白質晶體數據，量子化學計算和蛋白質定點突變技術，對該酶促動力學過程進行了深入解析，最終確定該酶通過“雙過渡態”來同時催化產生6+4和4+2環加成產物。該特殊高階環加成酶的發現，解答了“自然界中是否存在酶催化的高階環加成反應”，這一持續五十余年的謎題。這類酶的發現將進一步拓展人們對周環反應酶的認識，啟發科學家們將來利用和改造周環反應酶來實現有價值的分子轉化。
成果于2019年4月以Letter形式發表于Nature。F1000評述該研究“鑒定首個高階環加成酶，拓展了環加成酶的認知”，諾貝獎得主霍夫曼評述“這是在酶促反應中直接觀察到的[6+4]環加成產物的首個例子……，該研究對酶促高階環加成研究具有深遠影響”。
南京大學
2022-08-12
重組大腸桿菌生產磷脂酶D及轉酯化產品開發
磷脂酶D（PLD,EC 3.1.4.4）是一類廣泛存在于各種生物體的酶，具有水解作用和磷?；D移作用（見圖1）。作為一種酶制劑，PLD的轉磷脂酰活性尤為重要，被用于制備具有生物活性的稀有磷脂。其中，以大豆磷脂酰膽堿（PC）為底物，PLD酶法制備磷脂酰絲氨酸（PS），受到廣泛關注。PS作為腦健康營養補充劑，相繼被美國FDA、日本HBM和中國國家衛生計生委所認證，列為新資源食品。相較于提取自牛腦和植物的PS，生物酶法制備的PS，避免了食品安全和植物源含量低的問題。進一步，一些新的結構和功能磷脂，通過PLD轉磷脂酰反應被合成出來，例如，磷脂酰鯊肝醇、磷脂酰葡萄糖、心磷脂類似物、磷脂酰酪醇、磷脂酰萜烯和磷脂酰絲氨醇，它們中一些具有抗癌和抗氧化活性。
直到現在，受限于磷脂酶D來源不足和價格高（鏈霉菌屬PLD，≥150 units/mg，6516.9¥/1000 U，Sigma公司），其工業上的廣泛應用受到限制。例如，文獻報道的PLD最高產量在104-105U·L-1，而制備轉化得到每公斤PS，需要2.6×106U的PLD。這一障礙的主要原因是高水平表達的PLD對宿主的嚴重細胞毒性，導致細胞死亡。
歷經5年時間，從上游到下游整體設計，我們解決了毒性蛋白（磷脂酶D，PLD）異源表達難的問題（質粒不穩定、蛋白合成時間短、細胞生長抑制和裂解），PLD生產達到目前世界最高水平106U·L-1(748 mg·L-1)（提高20倍）；同時發展一種簡單有效提取重組磷脂酶D的方法（無需破碎、無需添加溶菌酶和有機溶劑、室溫進行），PLD生產成本有望降低20倍以上。按照實驗室規模的一臺5 L發酵罐，年產量可以提供3.5×108U的磷脂酶D，滿足100 kg的PS轉化需求計算（不計算PLD重復利用率），擴大反應器體積至100-1000 L，PLD產量可滿足制備2-20噸PS的需求。
廈門大學
2021-01-12
一種巴斯德畢赤酵母、產生的耐高溫酶及應用
本發明提供一種巴斯德畢赤酵母、產生的耐高溫蛋白酶及應用，屬于微生物技術領域；本發明通過選育一種可產生耐高溫酶的巴斯德畢赤酵母(pichia pastoris)AN?PK?9K?GS115，然后將其進行培養，從發酵液中提取耐高溫蛋白酶，將其用于羽毛粉的水解，可以有效水解羽毛粉，將其中蛋白質組分高效降解為小肽成分或者氨基酸成分，從而提高蛋白質的消化率，增加采食量，提高動物健康水平。
（注：本項目發布于2019年）
華中農業大學
2021-01-12
固定化磷脂酶A1在制備磷脂DHA中的應用
本發明提供了一種固定化磷脂酶A1在制備磷脂DHA中的應用，具體過程為，六水硝酸鈷和2?甲基咪唑分別溶于無水甲醇得到六水硝酸鈷溶液和2?甲基咪唑溶液，將2?甲基咪唑溶液滴加至六水硝酸鈷溶液中，攪拌反應、靜置、干燥，得到ZIF?67納米材料，將ZIF?67納米材料于磷酸鈉緩沖液中混懸，加入磷脂酶A1溶液，調節pH，置于搖床孵育，離心、干燥，獲得ZIF?67納米材料固定化磷脂酶A1；將游離脂肪酸和大豆卵磷脂組成的底物和固定化磷脂酶A1在有機反應體系中進行催化反應，分離純化獲得磷脂DHA。固定化磷脂酶A1，穩定性好，催化制備磷脂DHA，DHA摻入率高達51.04%。
南京工業大學
2021-01-12
基于固定化酶生產低分子量肝素的新工藝
低分子量肝素(LMWH)是臨床上最主要的天然抗凝劑，目前主要是通過動物來源的肝素進行酶降解制得。歐洲藥典要求 LMWH 的分子量為 6000~8000，質量控制是生產 LMWH 的重要環節。而肝素酶的活性和利用率直接影響 LMWH 生產成本和產業經濟。
本項目組利用融合肝素酶 I (Hep I)與甲殼素之間的親和作用，實現酶的循環利用，同時融合酶活性和穩定性提高。利用綠色溶劑體系制備形態完好、尺寸均一的甲殼素微球。用固定化酶制備的 LMWH 產品達到歐洲藥典要求，實現了分子量可控，生產過程可實時監測。該項目將對 LMWH 產業的綠色和經濟生產提供技術支持。目前已發表 SCI 論文 2 篇，并與相關企業開展了合作。
江南大學
2021-04-13
高性能角蛋白酶的高效表達與應用研究
角蛋白酶是一種特異性蛋白酶類，可降解結構復雜、硬質難溶的角蛋白，具有多種優良的催化特性，在生物加工、綠色制藥、廢棄生物質處理、生物制革、生態紡織、洗滌劑等實際應用中備受關注，被認為是有著巨大應用潛力和市場前景的新一代蛋白酶類。
本項目從角蛋白酶基因挖掘、高效表達、性能改造及其應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，是我國擁有角蛋白酶基因資源產權最多和最具多樣性來源的單位；實現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；在 5L 罐上發酵酶活最高可達10000 U/mL 以上，是目前文獻報道的重組角蛋白酶表達最高水平；項目已完成了 1M3 規模中試試驗，成本降低 30%以上。在應用方面，本項目成功將角蛋白酶用于生物法制備納米銀粒子 AgNPs，與傳統化學法相比，酶法合成的納米銀具有更好的抑菌活性。另外，項目組已首次開發出無膠原活力的高特異性角蛋白酶，具有高角蛋白活力，不會對皮革膠原造成破壞，能保護膠原結構完整性，可開發出不傷及皮膚真皮的洗滌劑產品、藥品及化妝品，在生物制革領域也具有極大應用價值，可緩解制革工業中的爛皮現象；同時本研究所開發的角蛋白酶在活性多肽制備中也表現出良好的應用前景。
江南大學
2021-04-13
一種親水性甲基丙烯酰胺聚合物整體柱的制備方法及其應用
本發明公開了一種親水性甲基丙烯酰胺聚合物整體柱的制備方法及其應用。其制法為:(1)預處理; (2)將丙烯酰胺、N，N’?-亞甲基雙丙烯酰胺、4-乙烯基吡啶、十二醇和 AIBN 加入到二甲基亞砜中， 形成混合溶液;(3)對混合溶液進行超聲處理，然后將其注入到預處理后的毛細管中，兩端密封，在 50~70?C 反應 12-24h，即得親水性甲基
武漢大學
2021-04-14
研究揭示雙加氧酶的低復雜度結構域調控DNA氧化去甲基化
該研究揭示了Tet雙加氧酶催化活性中心的一個低復雜度結構域（Low complexity domain，LCD）介導該家族蛋白的酶活負調控，闡述了LCD保護卵母細胞甲基化組免受過度氧化的重要作用，顯示DNA甲基化譜式的正常建立對于哺乳動物發育至關重要。
中國科學院分子細胞科學卓越創新中心
2024-01-08
異丁烯多聚甲醛 催化縮合合成3-甲基-3-丁烯-1-醇(MBO)
MBO (3-甲基-3-丁烯-1-醇) 是重要的化學中間體，應用廣泛，可用于合成聚羧酸混凝土高性能減水劑醇醚單體，異構化后是合成仿生農藥 “除蟲菊酯”前驅體的主要原料，也是人工合成檸檬醛的主要原料，并由此可進一步合成L-薄荷醇及其衍生物、紫羅蘭酮類香料、類胡蘿卜素及維生素A類香料、營養素、醫藥等。還是合成輪胎橡膠異戊二烯的重要原料。
異丁烯是石油化工副產C4烴類的主要成分之一，其來源主要包括裂解制乙烯廠混合C4和煉油廠混合C4。然而，當前我國只有16%的副產C4烴進一步利用，遠不及西歐的80～90%。C4餾分利用中最經濟、最環保的途徑是將其用作化工原料，生產高附加值的化工產品，而非用作燃料或用于煉油。
本技術采用專用催化劑催化異丁烯與甲醛進行Prins反應，得到MBO，轉化率高，選擇性高。工藝流程段、過程綠色高效無污染、經濟性好。
華東理工大學
2021-04-13
一種從2-氯三苯甲基氯樹脂中綠色切割保護肽的方法
本發明涉及多肽合成技術領域，具體涉及一種從2?氯三苯甲基氯樹脂中綠色切割保護肽的方法。本發明所述的方法包括如下步驟：在2?氯三苯甲基氯樹脂上，按照多肽肽序依次連接氨基酸，得到樹脂肽；將切割液與所述的樹脂肽混合，實現樹脂肽中保護肽的切割；其中所述的切割液為弱酸溶液。所述的弱酸溶液包括甲酸溶液、乙酸溶液或乳酸溶液中的任意一種，均為綠色有機酸，所述的弱酸溶液的溶劑也是綠色溶劑，本發明所述的方法切割效率高，同時能保持98%以上的肽鏈結構完整性，同時本發明還利用了連續流切割樹脂肽，進一步提高了切割效率。
南京工業大學
2021-01-12