摘要：对用双水相分配技术结合温度诱导相分离技术从酵母中提取谷胱甘肽（GSH）进行了研究．考察了GSH在环氧乙烷──环氧丙烷无规共聚物（EOPO）／羟丙基淀粉（PES）系统中的分配行为，包括两次分离过程（双水相分配及温度诱导过程)中的不同系统组成、pH等对GSH分配的影响，确定了较佳的双水相系统──EOPO400013％，PES10010％，pH=10.5．在此基础上进行了从酵母细胞中提取GSH的工艺研究，设计了合理的分离流程，研究结果表明GSH的总萃取率可达80％以上．

摘要：通过进行过的预实验,已知葡萄糖、L-谷氨酸钠和四水硫酸锰这三种发酵培养基成分对乳酸菌产GABA有重大影响。今运用神经网络和粒子群算法,对这三种成分进行了摇瓶发酵优化。首先,通过逐一单因素实验,来确定神经网络建模时三个输入参数的合适取值区域:葡萄糖10～30g·L-1,L-谷氨酸钠50～80g·L-1,四水硫酸锰2～20mg·L-1。然后按照Hybrid设计进行实验,选取11组训练样本来建立人工神经网络模型,得到三种培养基成分浓度和GABA产量之间的关系模型。最后依赖于建立好的ANN模型,由PSO进行全局搜索寻优得到使GABA产量最大时的培养基浓度。在优化后的条件下,GABA积累浓度平均达到(33.42±1.35)g·L-1,较优化前提高96.5%。

摘要：纳豆激酶是由纳豆枯草杆菌产生的一种具有纤溶活性的丝氨酸蛋白酶。针对目前常用菌株的产酶活力较低、不能完全满足要求的问题,采用酪蛋白平板初筛—摇瓶复筛的筛选策略,从纳豆中筛选获得了一株高产纳豆激酶的菌株,该菌株在筛选培养基上进行摇瓶培养,发酵液中纳豆激酶的酶活达到970IU/mL.用Plackett Burman方法对影响液体发酵的各因素的效应进行了评价,并筛选出了有显著效应的四个主要因素:胰蛋白胨浓度、种龄、发酵温度和Na2HPO4浓度;在此基础上,用最陡爬坡路径逼近最大产酶条件区域;最后通过中心组合实验及响应面分析优化了纳豆枯草杆菌液体发酵的条件.通过在初始发酵条件和优化发酵条件下的对比研究,液体发酵液中纳豆激酶浓度从1005IU/mL提高到1314IU/mL,表明响应面法优化可成功地用于纳豆枯草杆菌液体发酵的条件优化.

摘要：针对常规扩张床吸附过程开发的薄弱环节,分析细胞或细胞碎片等生物质颗粒杂质对扩张床吸附的影响及评价手段,提出并行过程设计策略——兼顾目标物的吸附和生物质颗粒的影响,确保扩张床吸附过程的高效率实施。

摘要：采用快速有效的数学统计方法对工程菌产细胞色素P450BM3的发酵条件进行了优化.首先利用Plackett-Burman设计从众多影响产P450BM3的因素中筛选出影响较大的4个因素:FeCl3含量、诱导时机、诱导时间和接种量.在此基础上再利用响应面法中的杂合设计进行优化,通过拟合得到响应曲面函数,获得了最佳的实验条件.在该实验条件下,P450BM3酶活从37.6×10-3U·ml-1提高到57.9×10-3U·ml-1.

摘要：为了提高细胞色素单加氧酶P450 BM-3的热稳定性,采用半理性设计策略对该酶进行了分子改造。首先采用B-FITTER软件分析了P450 BM-3晶体结构中各氨基酸残基位点的温度因子(B-factor),识别出了一个对酶的热稳定性有不利影响的关键氨基酸残基位点G46,然后以P450 BM-3(A74G/F87V/L188Q/D422G)为亲本酶在该位点进行定点饱和突变构建了突变文库,并从饱和突变文库中筛选获得了一个热稳定性得到显著提高的突变酶P450BM-3(A74G/F87V/L188Q/D422G/G46S)。该突变酶(G46S)的半失活温度(T5010)比亲本酶提高了5℃(达到48℃;在50℃的半衰期t1/2比亲本酶延长了一倍。同时,突变酶的酶学性质也得到明显改善,与亲本相比,突变酶Km降低了22%,kcat提高了90%,催化效率kcat/Km(67.42 L?(mmol?min)-1)比亲本提高了1.48倍。这说明G46位点不仅影响酶的热稳定性,还影响酶对底物的结合与催化性能。G46S突变酶的获得表明,只要采用适当的半理性设计策略对正确的位点进行分子改造,可以在提高酶的热稳定性的同时,保持或甚至提高酶的催化活性。

摘要：手性胺是一类具有重要价值的医药及精细化工中间体,如何实现手性胺类化合物的不对称合成是目前人们普遍关注的一个焦点问题。ω-转氨酶(ω-Transaminase,ω-TA)是一类能直接合成对映体手性胺的天然生物催化剂。相比于(S)-ω-TA,(R)-ω-TA的研究较少,但其需求量随着手性胺类药物的发展日趋增大。提高具有潜在应用价值的(R)-ω-TA的热稳定性,将有利于手性胺的制备。本文利用Py MOL软件和YASARA软件预测来源于土曲霉Aspergillus terreus的(R)-ω-TA中具有高温度因子(B-factor)的Loop区域,通过定点突变对Loop区域表面不稳定氨基酸逐步进行删除获得突变酶。结果表明,突变酶R131del和突变酶P132-E133del半失活温度分别为41.1℃和39.4℃,比野生酶提高了2.6℃和0.9℃;在40℃下的半衰期分别为15.0 min和10.0 min,为野生酶的2.2倍和1.5倍。此外,在400 K和10 ns的分子模拟条件下,突变酶R131del在Loop区域的均方根涨落(Root mean square fluctuation,RMSF)比野生型低,突变酶P132-E133del在Loop区域增加了4个氢键。本研究通过删除(R)-ω-转氨酶Loop区域表面不稳定氨基酸提高了该蛋白的热稳定性,同时也为其他酶热稳定性的理性设计提供了方法学指导。

摘要：以磷酸吡哆醛为辅酶的谷氨酸脱羧酶(Glutamate decarboxylase,GAD),能专一、不可逆地催化L-谷氨酸脱去α-羧基生成γ-氨基丁酸。为了提高GAD热稳定性为目标,本研究通过与嗜热古细菌Thermococcus kodakarensis中GAD氨基酸序列的比对及引入脯氨酸策略,最终在短乳杆菌Lactobacillus brevis CGMCC No.1306的GAD突变体中筛选得到热稳定性提高的突变酶G364P。结果显示,突变酶G364P在55℃的半衰期以及半失活温度分别比野生酶提高19.4 min和5.3℃,并且突变酶G364P的催化效率与野生酶相比没有明显变化。此外,利用分子动力学模拟来验证突变对蛋白质热稳定性的影响,突变酶G364P的均方根偏差(Rootmeansquare deviation,RMSD)以及含G364的loop区域均方根涨落(Root mean square fluctuation,RMSF)均比野生酶低,引入脯氨酸增加了364位氨基酸与相邻氨基酸的疏水相互作用。文中通过引入脯氨酸成功提高了L. brevis中GAD的热稳定性,同时也为其他酶热稳定性的理性设计提供了方法学指导。

摘要：转氨酶(ω-transaminase,ω-TA)作为一种天然的生物催化剂,在手性胺类化合物的合成中具有较好的应用前景。但ω-TA在催化非天然底物的反应过程中存在稳定性差、活性低的缺陷,大大限制了ω-TA的应用。为改善此缺陷,针对来源于土曲霉(Aspergillus terreus)的(R)-ω-TA(At TA),采用基于分子动力学模拟的计算机辅助设计与随机突变、组合突变相结合的策略进行酶的热稳定性改造,获得了热稳定性与活性同步提高的最佳突变酶At TA-E104D/A246V/R266Q(M3)。与At TA野生酶(wild-type,WT)相比,M3的半衰期t1/2(35℃)由17.8 min提升至102.7 min,提升了4.8倍,半失活温度T5010比WT(38.1℃)提高2.2℃。最佳突变酶M3对丙酮酸和1-(R)-苯乙胺的催化效率分别是野生酶的1.59倍和1.56倍。分子动力学模拟与分子对接结果表明,分子内氢键与疏水相互作用的增加所导致α-螺旋的加固稳定是酶热稳定性提升的主要原因;底物分子与结合口袋氨基酸之间氢键相互作用的增加以及底物结合口袋体积的增大是导致M3催化效率提升的主要原因。底物谱测定结果表明,相较于WT,M3对11种芳香酮类化合物的催化性能均有所提升,进一步说明M3对手性胺的合成具有更高的应用价值。

摘要：谷氨酸脱羧酶(Glutamate decarboxylase,GAD)是用于催化L-谷氨酸脱羧合成γ-氨基丁酸(γ-aminobutyrate,GABA)的唯一酶,提高GAD的催化活力或热稳定性,有利于GABA的高效制备和生产。以热稳定性和活性为筛选目标,通过研究短乳杆菌GAD1407三维模拟结构的拉氏图,确定不稳定氨基酸残基位点K413,采用定点突变的方法构建该位点的突变体,并测定野生型酶和突变酶的热稳定性和活力。结果表明突变酶K413A和突变酶K413I分别在热稳定性和酶活力上获得了提高,突变酶K413A在50℃的半衰期为105 min,是野生酶的2.1倍;突变酶K413I热稳定性没有明显的提高,但其酶活力却得到了有效提高,约为野生型的1.6倍。因此,通过拉氏图提供的结构信息可为利用理性设计提高GAD活性和热稳定性提供指导。