高温液体脂肪酶的设计

发布时间：2021-08-31 13:07

　　液体脂肪酶,是一种没有任何溶剂、水含量极低（0.3–0.6 wt%）、同时又均匀分散的液体纳米杂合生物催化剂（无溶剂液体酶）。它具有很高的热稳定性,能在极端高温下（¹50 ^oC）直接溶解并转化底物,为工业催化提供了一个全新的选择。目前,液体脂肪酶的研究还处于探索阶段,作为蛋白质表面电荷化学修饰的产物,还存在活力严重下降等问题。在本研究中,我们以Bacillus subtilis脂肪酶A（BsLA）为研究模型,采用定点突变和化学修饰相结合的策略,探究了酶分子表面电荷的数量和分布分别对天然（未经化学修饰的）脂肪酶和液体脂肪酶的制备、结构、活力和稳定性的影响,并在提高天然脂肪酶活力和稳定性的同时也提高了液体脂肪酶的活力和生物物理性质,并且液体BsLA脂肪酶在100 ^oC仍有一定的水解活力。此外,我们还设计了一种全新的修饰策略,大幅度提高了液体脂肪酶的活力。液体脂肪酶是通过对脂肪酶和聚合物的交联体溶液的彻底冷冻干燥和加热退火制备而来,它包含一个球形蛋白质“核”以及包被在蛋白质表面的聚合物分子“壳”。正是这一层“壳”扩大了蛋白质分... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

物质的物理状态与粒子大小之间的关系

吉林大学博士学位论文在许多情况下，当固态物质熔化所需的能量超过了形成这种分子的自由能发生烧结或降解现象，最典型的就是蛋白质的冻干粉末[6]。在没有溶剂的蛋白质分子通过很强的分子间作用力紧密聚集在一起。这些作用力包括了离子对以及范德华力，并且它们都是在远小于蛋白质分子尺寸的距离下发因此，在常压下，在加热到蛋白质的理论熔点之前，蛋白质就已经失活、最终由于骨架肽键断裂而引起降解。只有在低气压条件下，冻干的蛋白质在加热后使蛋白质分子分离而不至于降解。然而，由于在任何大于蛋白质的间距下，分子间的作用力很弱，蛋白质往往会发生升华而不是熔化[6]。

吉林大学博士学位论文蛋白质，内部直径和外部直径分别约为 8 nm 和 12 nm[15]；Mb 是一种内部含有血红素辅基的球形蛋白质，其三维尺寸为 2.5×3.4×4.2 nm[16]。尽管 Fn 和 Mb 在尺寸和结构上有很大的不同，但是研究者采用三步法分别将具有空间位阻的 S聚合物分子层引入到 Fn 和 Mb 表面，扩大了蛋白质分子之间发生引力作用的间距范围（图1.1B），最终实现了蛋白质在没有溶剂下的液体状态[13,17]。

【参考文献】：
博士论文
[1]同步辐射圆二色光谱学研究生物大分子结构与功能[D]. 刘洪林.中国科学技术大学 2010

硕士论文
[1]计算机模拟整合X射线小角散射实验数据研究蛋白质的溶液构象[D]. 张泳辉.中国科学技术大学 2015
[2]乳液合成乳胶粒及其同步辐射小角X射线散射研究[D]. 易志勇.东北师范大学 2009



本文编号：3374950