生物活性大分子的理性設(shè)計和高效制備Version for print

1、生物活性大分子的理性設(shè)計和高效制備匯報人: 王正祥報告內(nèi)容研究背景研究內(nèi)容主要研究成果致謝研究背景 一級結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu) 一級結(jié)構(gòu)與生物活性 基因(DNA 序列)mRNA蛋白質(zhì)（氨基酸序列）功能 我們感興趣的分子工業(yè)用酶、重組多肽藥物科學(xué)和技術(shù)問題蛋白分子特性與一級結(jié)構(gòu)間精確關(guān)系 創(chuàng)建新分子酶分子合成與分泌與其宿主細(xì)胞自身生理、生化活動的和諧平衡 高效、低成本、大規(guī)模制備和工業(yè)應(yīng)用主要研究內(nèi)容 原始來源: 生物資源和信息 分子特性: 分子信息及其分析技術(shù) 實驗創(chuàng)建: 新型生物活性分子組建技術(shù) 高效制備: 新型外源基因表達(dá)系統(tǒng)研 究 結(jié) 果搭建了工業(yè)微生物資源和信息共享數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)的網(wǎng)站工業(yè)微生物

2、菌種庫典型工業(yè)微生物非典型工業(yè)微生物潛在工業(yè)微生物分類和鑒定遺傳和分子生物學(xué)特征育種常用生物材料 生物安全性產(chǎn)物性狀 工業(yè)微生物資源數(shù)據(jù)庫簡要描述局域網(wǎng)教育部科技基礎(chǔ)條件平臺客戶服務(wù)發(fā)酵微生物菌種庫食品微生物菌種庫 極端微生物菌種庫 其他微生物菌種庫克隆載體和表達(dá)系統(tǒng)工業(yè)微生物資源庫工業(yè)微生物實驗技術(shù)工業(yè)微生物資源和研究詞匯工業(yè)微生物資源和信息組成模式圖生物信息學(xué)分析方法、數(shù)據(jù)庫的建立與應(yīng)用數(shù)據(jù)集: 脯氨酸肽鍵，二硫鍵空間結(jié)構(gòu)以及-淀粉酶、木聚糖酶和耐熱酶的序列、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集。方法學(xué): 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)和隱馬爾可夫模型預(yù)測脯氨酸肽鏈構(gòu)象；基于氨基酸和二肽含量的二元線性分類器預(yù)測蛋白質(zhì)半胱

3、氨酸氧化還原狀態(tài)。應(yīng)用: 肽鏈中脯氨酸特征, 二硫鍵結(jié)構(gòu)特征, -淀粉酶性能與結(jié)構(gòu)關(guān)系, 木聚糖酶性能與序列、結(jié)構(gòu)的關(guān)系以及分子進(jìn)化, 嗜熱菌耐熱性與蛋白質(zhì)序列、結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系。Cooperativity of the oxidization of cysteines in proteins. Bioinformatics. In press.The influence of dipeptide composition on protein thermostability. FEBS Lett 2004, 569: 284288.A novel method of analyzing prol

4、ine synonymous codons in Escherichia coli. FEBS Lett 2004, 576(3): 336338.Computational analysis of responsible dipeptides for optimum pH in G/11 xylanase. Biochem Biophys Res Commun 2004, 321(2): 391396.Principle component analysis in F/10 and G/11 xylanas. Biochem Biophys Res Commun 2004, 322(1):

5、277280.Prediction of the disulfide bonding state of cysteines in proteins based on dipeptide composition. Biochem Biophys Res Commun, 2004, 318, 1: 142147.Related dipeptide and characteristic dipeptide of optimal pH in -amylase. Biochem Biophys Res Commun 2002, 299(4): 647651. Support vector machine

6、s for prediction of peptidyl prolyl cis/trans isomerization. J Pept Res 2004, 63: 2328.Cooperativity of the oxidization of cysteines in globular proteins. J Theor Biol 2004, 231(1): 8595. A novel model to calculate dipeptides responsible for optimum temperature in F/10 xylanase. Process Biochem 2005

7、, 40: 13891394.構(gòu)建了系列新型基因克隆和表達(dá)載體 實踐了新型生物活性分子組建方略寡核苷酸池基因庫表達(dá)和篩選基因家族收集和整理計算機(jī)輔助設(shè)計引物介導(dǎo)基因合成和突變二維或多維篩選nbc基因產(chǎn)物的生化和活性特征評價Block、Domain、CAI、tRNA pool計算、分析、比對受體菌遺傳背景分析 建立了工業(yè)生物技術(shù)共性共享平臺外單位合作平臺共性資源和信息平臺共性生物信息分析平臺共性分子克隆技術(shù)平臺外源基因高效表達(dá)平臺基因組建技術(shù)平臺工業(yè)微生物資源代表性成果1: 高溫酸性a-淀粉酶淀粉結(jié)構(gòu)與酶促水解淀粉生物加工和生物轉(zhuǎn)化獲得的重要工業(yè)產(chǎn)品Pullulanaseb-Amylase淀粉環(huán)

8、糊精a-Amylase糊精麥芽糖麥芽三糖葡萄糖麥芽糖高麥芽糖漿高果糖漿高葡糖漿結(jié)晶葡萄糖發(fā)酵基質(zhì)CGTaseFungala-AmylaseGlucoamylasePullulanaseGlucoseisomerase醇 類：乙醇有機(jī)酸：乳酸發(fā)酵劑：酵母細(xì)胞氨基酸：谷氨酸1000萬噸燃料乙醇需a-淀粉酶2萬噸，約合￥4億脫皮脫胚 拌 料蒸 煮同步糖化和濃醪發(fā)酵酵母繁殖酒精高效分離固液分離脫 水燃料酒精回用80-淀粉酶玉米原料新型酒精酵母糖化酶粉 碎玉米油濾 液DDG(S)20高溫、低pH環(huán)境和易染菌耐高溫；低作用pH值理想的-淀粉酶：pH4.5-6.5,105半衰期10min理想的糖化酶：最適作

9、用溫度 80理想的-淀粉酶酶學(xué)性質(zhì)新型高溫酸性a-淀粉酶研制過程寡核苷酸池基因庫表達(dá)和篩選基因克隆和測序，同家族基因收集和整理計算機(jī)輔助設(shè)計引物介導(dǎo)基因合成和突變以pH和溫度為參數(shù)amyNew基因產(chǎn)物的生化和活性特征評價Block、Domain、CAI、tRNA pool計算、分析、比對地衣芽孢桿菌遺傳背景分析新型高溫酸性a-淀粉酶的主要酶學(xué)性質(zhì) 主要酶學(xué)特征： 1、最適作用pH（95oC）：4.8-6.2; 2、有效pH范圍（95oC）：4.5-7.0; 3、最適作用溫度：98oC; 4、有效作用溫度：65-100oC; 5、熱穩(wěn)定性(105):半衰期30 min90oC95oC100oC1

10、21oC130oCNovo公司的高溫a-淀粉酶：最適pH 5.6-6.5, 有效pH 5.3-6.8,最適溫度 95 , 耐熱性(T1/2) 100 ，20min。新型-淀粉酶的酶學(xué)性質(zhì)優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品重組酶的高效制備 基于優(yōu)化的基因分子、優(yōu)化的載體-宿主系統(tǒng)和優(yōu)化的發(fā)酵工藝發(fā)明專利：一種編碼新型高溫酸性a-淀粉酶的基因及其合成、克隆和表達(dá)。專利申請?zhí)枺?00510081647.2在大腸桿菌或芽孢桿菌中分泌表達(dá)外源基因的表達(dá)載體及其構(gòu)建。專利申請?zhí)枺?00510081648.7重組菌產(chǎn)酶水平顯著高于國內(nèi)現(xiàn)有水平國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的高溫-淀粉酶：最適pH6.0-7.0, 有效pH 5.5-7.5 , 最適

11、溫度 95 , 耐熱性(T1/2) 100, 1min。發(fā)酵水平7000 U/mL。重組菌在15L發(fā)酵罐中的產(chǎn)酶水平10000 U/mL代表性成果2: 長效人b-干擾素活力半衰期延長了12倍發(fā)明專利：重組人干擾素2b和人白蛋白融合共表達(dá)。專利申請?zhí)枺?00410065382.2 重組人干擾素和人白蛋白融合共表達(dá) 。專利申請?zhí)枺?00510038865.8 成果、專利、著作、論文 工業(yè)微生物資源和信息共享數(shù)據(jù)庫 部省級成果獎：2項 國家發(fā)明專利：公開1項，申報6項 著作：2部 論文：62篇，其中，SCI引用論文13篇未來工作重點基質(zhì)平臺：生物質(zhì)高效水解酶系（高、中、低溫酸、中、堿性）a-淀粉酶，生淀粉酶，（高、中溫）糖化酶，（高、中溫）普魯蘭酶高溫纖維素酶，高溫b-葡聚糖內(nèi)切酶，高溫b-甘露聚糖酶，等重組多肽藥物：8種長效多肽藥物G-CSF、rHuIFN-1、甲狀旁腺激素、利尿鈉肽、人生