生物活性大分子的理性设计和高效制备Version for print

1、生物活性大分子的理性设计和高效制备汇报人: 王正祥报告内容研究背景研究内容主要研究成果致谢研究背景 一级结构与空间结构 一级结构与生物活性 基因(DNA 序列)mRNA蛋白质（氨基酸序列）功能 我们感兴趣的分子工业用酶、重组多肽药物科学和技术问题蛋白分子特性与一级结构间精确关系 创建新分子酶分子合成与分泌与其宿主细胞自身生理、生化活动的和谐平衡 高效、低成本、大规模制备和工业应用主要研究内容 原始来源: 生物资源和信息 分子特性: 分子信息及其分析技术 实验创建: 新型生物活性分子组建技术 高效制备: 新型外源基因表达系统研 究 结 果搭建了工业微生物资源和信息共享数据库和相应的网站工业微生物

2、菌种库典型工业微生物非典型工业微生物潜在工业微生物分类和鉴定遗传和分子生物学特征育种常用生物材料 生物安全性产物性状 工业微生物资源数据库简要描述局域网教育部科技基础条件平台客户服务发酵微生物菌种库食品微生物菌种库 极端微生物菌种库 其他微生物菌种库克隆载体和表达系统工业微生物资源库工业微生物实验技术工业微生物资源和研究词汇工业微生物资源和信息组成模式图生物信息学分析方法、数据库的建立与应用数据集: 脯氨酸肽键，二硫键空间结构以及-淀粉酶、木聚糖酶和耐热酶的序列、结构数据集。方法学: 基于神经网络、支持向量机和隐马尔可夫模型预测脯氨酸肽链构象；基于氨基酸和二肽含量的二元线性分类器预测蛋白质半胱

3、氨酸氧化还原状态。应用: 肽链中脯氨酸特征, 二硫键结构特征, -淀粉酶性能与结构关系, 木聚糖酶性能与序列、结构的关系以及分子进化, 嗜热菌耐热性与蛋白质序列、结构和功能关系。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.构建了系列新型基因克隆和表达载体 实践了新型生物活性分子组建方略寡核苷酸池基因库表达和筛选基因家族收集和整理计算机辅助设计引物介导基因合成和突变二维或多维筛选nbc基因产物的生化和活性特征评价Block、Domain、CAI、tRNA pool计算、分析、比对受体菌遗传背景分析 建立了工业生物技术共性共享平台外单位合作平台共性资源和信息平台共性生物信息分析平台共性分子克隆技术平台外源基因高效表达平台基因组建技术平台工业微生物资源代表性成果1: 高温酸性a-淀粉酶淀粉结构与酶促水解淀粉生物加工和生物转化获得的重要工业产品Pullulanaseb-Amylase淀粉环

8、糊精a-Amylase糊精麦芽糖麦芽三糖葡萄糖麦芽糖高麦芽糖浆高果糖浆高葡糖浆结晶葡萄糖发酵基质CGTaseFungala-AmylaseGlucoamylasePullulanaseGlucoseisomerase醇 类：乙醇有机酸：乳酸发酵剂：酵母细胞氨基酸：谷氨酸1000万吨燃料乙醇需a-淀粉酶2万吨，约合￥4亿脱皮脱胚 拌 料蒸 煮同步糖化和浓醪发酵酵母繁殖酒精高效分离固液分离脱 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 碎玉米油滤 液DDG(S)20高温、低pH环境和易染菌耐高温；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：最适作

9、用温度 80理想的-淀粉酶酶学性质新型高温酸性a-淀粉酶研制过程寡核苷酸池基因库表达和筛选基因克隆和测序，同家族基因收集和整理计算机辅助设计引物介导基因合成和突变以pH和温度为参数amyNew基因产物的生化和活性特征评价Block、Domain、CAI、tRNA pool计算、分析、比对地衣芽孢杆菌遗传背景分析新型高温酸性a-淀粉酶的主要酶学性质 主要酶学特征： 1、最适作用pH（95oC）：4.8-6.2; 2、有效pH范围（95oC）：4.5-7.0; 3、最适作用温度：98oC; 4、有效作用温度：65-100oC; 5、热稳定性(105):半衰期30 min90oC95oC100oC1

10、21oC130oCNovo公司的高温a-淀粉酶：最适pH 5.6-6.5, 有效pH 5.3-6.8,最适温度 95 , 耐热性(T1/2) 100 ，20min。新型-淀粉酶的酶学性质优于现有产品重组酶的高效制备 基于优化的基因分子、优化的载体-宿主系统和优化的发酵工艺发明专利：一种编码新型高温酸性a-淀粉酶的基因及其合成、克隆和表达。专利申请号：200510081647.2在大肠杆菌或芽孢杆菌中分泌表达外源基因的表达载体及其构建。专利申请号：200510081648.7重组菌产酶水平显著高于国内现有水平国内企业生产的高温-淀粉酶：最适pH6.0-7.0, 有效pH 5.5-7.5 , 最适

11、温度 95 , 耐热性(T1/2) 100, 1min。发酵水平7000 U/mL。重组菌在15L发酵罐中的产酶水平10000 U/mL代表性成果2: 长效人b-干扰素活力半衰期延长了12倍发明专利：重组人干扰素2b和人白蛋白融合共表达。专利申请号：200410065382.2 重组人干扰素和人白蛋白融合共表达 。专利申请号：200510038865.8 成果、专利、著作、论文 工业微生物资源和信息共享数据库 部省级成果奖：2项 国家发明专利：公开1项，申报6项 著作：2部 论文：62篇，其中，SCI引用论文13篇未来工作重点基质平台：生物质高效水解酶系（高、中、低温酸、中、碱性）a-淀粉酶，生淀粉酶，（高、中温）糖化酶，（高、中温）普鲁兰酶高温纤维素酶，高温b-葡聚糖内切酶，高温b-甘露聚糖酶，等重组多肽药物：8种长效多肽药物G-CSF、rHuIFN-1、甲状旁腺激素、利尿钠肽、人生