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麦芽四糖生成酶的催化机制及其产物定向合成研究

麦芽四糖生成酶的催化机制及其产物定向合成研究
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  • 批准号:31571882
  • 批准年度: 2015年
  • 学科分类:糖工程(C200505) |
  • 项目负责人:李兆丰
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:江南大学
  • 资助金额:65万元
  • 项目类别:面上项目
  • 研究期限:2016年01月01日 至 2019年12月31日
  • 中文关键词: 麦芽;催化;产物;定向合成研究
  • 英文关键词:maltotetraose;oligosaccharide;amylase;regioselective synthesis ;catalytic mechanism

项目摘要

中文摘要

麦芽四糖是一种集营养与功能于一体的新糖源。随着麦芽四糖在食品工业中的应用潜力越来越大,着力于实现其高效生产显得尤为重要。为了突破技术瓶颈,本项目主要在麦芽四糖生成酶(G4-淀粉酶)的催化机制及其产物定向合成方面进行一定的应用基础研究。首先,开展基于直接筛选和定向“钓取”相结合的G4-淀粉酶基因挖掘,并构建酶基因的食品级枯草芽孢杆菌分泌表达系统;利用结构比对、计算机模拟以及定点突变等手段,阐明G4-淀粉酶主产麦芽四糖的内在原因,揭示酶的催化机制;深入解析G4-淀粉酶产物专一性与其结构的相关性,构建具有理想产物专一性的酶突变体,显著提高酶合成麦芽四糖的能力;明确淀粉分子结构对麦芽四糖酶法合成的影响规律,建立底物筛选及理性设计方法,最终实现麦芽四糖的酶法高效、定向合成,为麦芽四糖工业化生产打下坚实的理论基础,促进麦芽四糖相关产业的快速发展,并为其它麦芽低聚糖生成酶及其产物的开发提供理论参考。

英文摘要

Maltotetraose is a new sugar source having nutrition and function. With growing potential applications of maltotetraose in the food industry, it is particularly important to achieve high-performance in the production of maltotetraose. In order to overcome technical bottlenecks, the project focuses on the applied basic researches concerning catalytic mechanism of maltotetraose-forming amylase (G4-amylase) and regioselective synthesis of maltotetraose. First of all, G4-amylase gene will be gained by the combination of direct screening and directional mining, and the food-grade expression system will be constructed for secretory expression of G4-amylase gene in Bacillus subtilis. Using structural alignment, computer simulation, and site-directed mutagenesis, the underlying reasons mainly producing maltotetraose by G4-amylase will be clarified, and the catalytic mechanism of G4-amylase be revealed. The correlation between product specificity and structure of G4-amylase will be analyzed, and the mutants with ideal product specificity be constructed, which can significantly improve maltotetraose synthesis by G4-amylase. Effects of substrate structure on maltotetraose synthesis influence of enzymatic synthesis will be elucidated, and the methods for screening and rationally designing the suitable substrates be established. Finally, highly efficient and regioselective enzymatic synthesis of maltotetraose will be achieved. These researches will lay a solid theoretical foundation for the industrial production of maltotetraose, promote the rapid development of maltotetraose-related industries, and provide theoretical supports for developing other maltooligosaccharide-forming enzymes and their products.

评估说明

    国家自然科学基金项目“麦芽四糖生成酶的催化机制及其产物定向合成研究”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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