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自然界中首例 [6+4] 環加成反應的酶
鑒定首個高階環加成酶，拓展了環加成酶的認知
一、項目分類
重大科學前沿創新
二、成果簡介
南京大學化學化工學院梁勇教授，生命科學學院譚仁祥教授和戈惠明教授的科研團隊，發現了抗幽門螺旋桿菌的潛在藥物-漢城霉素并對其生物合成途徑進行深入研究。通過多菌株基因組序列比對，對漢城霉素類生物合成基因簇進行了鑒定，利用微生物學，分子生物學、底物化學衍生化、體外酶促反應等手段從該基因簇中鑒定出一個新穎、可催化高階環加成反應的酶。團隊基于蛋白質晶體數據，量子化學計算和蛋白質定點突變技術，對該酶促動力學過程進行了深入解析，最終確定該酶通過“雙過渡態”來同時催化產生6+4和4+2環加成產物。該特殊高階環加成酶的發現，解答了“自然界中是否存在酶催化的高階環加成反應”，這一持續五十余年的謎題。這類酶的發現將進一步拓展人們對周環反應酶的認識，啟發科學家們將來利用和改造周環反應酶來實現有價值的分子轉化。
成果于2019年4月以Letter形式發表于Nature。F1000評述該研究“鑒定首個高階環加成酶，拓展了環加成酶的認知”，諾貝獎得主霍夫曼評述“這是在酶促反應中直接觀察到的[6+4]環加成產物的首個例子……，該研究對酶促高階環加成研究具有深遠影響”。
南京大學
2022-08-12
高性能角蛋白酶的高效表達與應用研究
角蛋白酶是一種特異性蛋白酶類，可降解結構復雜、硬質難溶的角蛋白，具有多種優良的催化特性，在生物加工、綠色制藥、廢棄生物質處理、生物制革、生態紡織、洗滌劑等實際應用中備受關注，被認為是有著巨大應用潛力和市場前景的新一代蛋白酶類。 本項目從角蛋白酶基因挖掘、高效表達、性能改造及其應用研究等方面開展了一系列工作。課題組目前建立了角蛋白酶資源庫，是我國擁有角蛋白酶基因資源產權最多和最具多樣性來源的單位；實現了角蛋白酶基因在大腸桿菌及枯草芽孢桿菌等外源宿主中的克隆及高效表達；在 5L 罐上發酵酶活最高可達10000 U/mL 以上，是目前文獻報道的重組角蛋白酶表達最高水平；項目已完成了 1M3 規模中試試驗，成本降低 30%以上。在應用方面，本項目成功將角蛋白酶用于生物法制備納米銀粒子 AgNPs，與傳統化學法相比，酶法合成的納米銀具有更好的抑菌活性。另外，項目組已首次開發出無膠原活力的高特異性角蛋白酶，具有高角蛋白活力，不會對皮革膠原造成破壞，能保護膠原結構完整性，可開發出不傷及皮膚真皮的洗滌劑產品、藥品及化妝品，在生物制革領域也具有極大應用價值，可緩解制革工業中的爛皮現象；同時本研究所開發的角蛋白酶在活性多肽制備中也表現出良好的應用前景。
江南大學
2021-04-13
苜蓿木葡聚糖轉葡糖苷酶(MtXET）及其編碼基因與應用
本發明公開了一種苜蓿木葡聚糖轉葡糖苷酶(xyloglucanendotransglycosylase，xet)及其編碼基因與應用，所述苜蓿木葡聚糖轉葡糖苷酶(mtxet)及其編碼基因可以用于調節植物的根系發生發展，由此調節提高植物的抗旱和抗寒能力。本發明的苜蓿木葡聚糖轉葡糖苷酶在培育根系更加發達的植物品種中具有重要意義。
北京林業大學
2021-02-01
模擬酶催化增強的納米金暗場免疫組化新方法
納米金由于具有獨特的光學性質和表面生物分子偶聯能力以及新發現的模擬酶功能，而在生物醫學檢測中有重要的應用價值。將特異性抗體偶聯在金納米顆粒上構建納米探針，可以特異地標記腫瘤細胞，一方面可以利用其模擬酶特性進行顯色和顯微鏡讀片，用來有效替代傳統的天然酶標記顯色技術；另一方面，可以利用納米金暗場成像的功能，通過暗場顯微鏡讀片，從而省略了酶底物顯色的步驟和成本，同時可以突破前一種技術只能定性判讀的局限性，實現基于暗場光散射圖像分析的定量檢測，使得定量免疫組化檢測成為可能。經過多年研發與攻關，我們已經成功實現針對惡性淋巴瘤的特異標記及雙模式檢測（模擬酶明場顯色和暗場成像）技術建立，實現針對臨床乳腺癌Her2檢測的模擬酶增強暗場免疫組化定量判讀，建立了定量判讀圖像分析軟件，完成臨床病例檢測120例，檢測靈敏性優于95%，特異性優于90%，對推動臨床定量免疫組化技術及實現更精準的病理診斷具有重要意義。
東南大學
2021-04-10
潛在原創新藥鞘磷脂合酶抑制劑的研究與開發
" 鞘磷脂合酶（Sphingomyelin synthase，SMS)是體內從頭合成SM 的最后步驟的關鍵酶，是動脈粥樣硬化病變發生的關鍵指標之一。SMS2是一潛在的全新藥物靶點，通過抑制SMS2活性降低SM水平有可能成為治療動脈粥樣硬化的新方法。SMS2的抑制還與抗糖尿病和抗代謝綜合征、抗炎、抗腫瘤等有密切關系。 "
復旦大學
2021-04-10
具酪氨酸酶抑制活性的化合物及制備方法與用途
本發明提供一類具有酪氨酸酶抑制活性的化合物，包括六種從桑葉中提取的具有酪氨酸酶抑制活性的多酚類化合物。將藥材經乙醇水溶液加熱提取，濃縮，硅膠柱分離，洗脫，洗脫液濃縮干燥，再用制備液相色譜繼續分離，收集溶液，溶液濃縮干燥后得到樣品并進行結構鑒定。本發明還提供了從桑葉中分離上述多酚類化合物的方法。本發明提供的六種多酚類化合物具有較強的酪氨酸酶抑制活性，能夠有效預防和治療黑色素合成異常導致的人體色素沉著性疾病、黑色素瘤以及其它需要抑制酪氨酸酶活性的病癥，可用于制備治療此類疾病的藥物。
浙江大學
2021-04-11
復合蛋白酶解提取鴨硫酸軟骨素技術
本技術首先根據鴨胸軟骨的化學組成設計了一種用于提取鴨硫 酸軟骨素的新型復合蛋白酶的基礎配方，并利用復配酶制備鴨硫酸軟骨素，其 工藝包括鴨胸軟骨骨粉的制備、鴨胸軟骨骨粉的酶解提取、蛋白質的沉降、硫 酸軟骨素粉末四個步驟。本發明采用了復配酶解法提取鴨胸軟骨的硫酸軟骨素， 采用新型復合蛋白酶和胰蛋白酶復配，去掉了堿提這一步，在復配酶使用上也 進行了優化，其收率比其它方法提高了 20%左右，產品純度達到 90%~95%。用復 合酶代替稀堿或濃堿解離軟骨能夠大大降低對環境的污染，并且可以有效縮短 生產周期、降低生產成本、增加了產品收率、提高產品質量，填補了該領域的 空白。 技術優點或者效益預測:硫酸軟骨素(Chondroitinsulfate，CS)是 D-葡萄糖 醛酸和 N-乙酰氨基半乳糖以β-1,4-糖苷鍵連接而成的重復二糖單位組成的酸 性黏多糖。硫酸軟骨素具有抗凝血、抗炎癥、抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、降血 脂、防止動脈粥樣硬化、調節體內水分、清除自由基和延緩衰老等多種生理功 能，可應用于食品、藥品、各種保健品及高檔化妝品中。我國是全球硫酸軟骨 素產量最大的國家，占全球產量的 80%以上，年平均產量多于 4000 噸；我國硫 酸軟骨素主要出口到美國、歐洲、日本等地，其中美國作為我國硫酸軟骨素第 一大出口市場，出口份額約占 50%。所以，隨著硫酸軟骨素生物活性功能不斷研 究及其應用領域的不斷擴展，硫酸軟骨素用途越來越廣，具有廣闊市場應用前 景。
青島農業大學
2021-04-11
利用克氏原螯蝦頭酶解制備調味料的方法
1、項目簡介 小龍蝦頭是小龍蝦加工中的主要廢棄物。本技術利用生物酶水解方法制備小 龍蝦風味調味料。本產品技術易于實行，成本低，產品安全可靠。 2、創新要點 本技術利用酶技術處理小龍蝦頭，產品風味強，可以作為食品調味料用
江南大學
2021-04-11
模擬酶催化增強的納米金暗場免疫組化新方法
納米金由于具有獨特的光學性質和表面生物分子偶聯能力以及新發現的模擬酶功能，而在生物醫學檢測中有重要的應用價值。將特異性抗體偶聯在金納米顆粒上構建納米探針，可以特異地標記腫瘤細胞，一方面可以利用其模擬酶特性進行顯色和顯微鏡讀片，用來有效替代傳統的天然酶標記顯色技術；另一方面，可以利用納米金暗場成像的功能，通過暗場顯微鏡讀片，從而省略了酶底物顯色的步驟和成本，同時可以突破前一種技術只能定性判讀的局限性，實現基于暗場光散射圖像分析的定量檢測，使得定量免疫組化檢測成為可能。經過多年研發與攻關，我們已經成功實現針對惡性淋巴瘤的特異標記及雙模式檢測（模擬酶明場顯色和暗場成像）技術建立，實現針對臨床乳腺癌Her2檢測的模擬酶增強暗場免疫組化定量判讀，建立了定量判讀圖像分析軟件，完成臨床病例檢測120例，檢測靈敏性優于95%，特異性優于90%，對推動臨床定量免疫組化技術及實現更精準的病理診斷具有重要意義。
東南大學
2021-04-13
揭示非典型尿嘧啶DNA糖基化酶UdgX的催化過程
通過解析蛋白脫底物及其與配體、DNA等一系列晶體結構（圖a-c），該研究揭示了MsmUdgX獨特的催化過程。研究發現，MsmUdgX首先對含U底物的 DNA發生尿嘧啶切除作用，然后其第109位的組氨酸與單鏈DNA底物AP位點的糖環形成一個共價鍵，因此可以耐受變性劑的作用；同時也由于酶無法再生，從而失去其固有的尿嘧啶酶切活性。該研究共解析了五套 MsmUdgX 的晶體結構，各自代表其催化途徑中不同階段酶所處的狀態，提出了如圖e所示的催化路徑模型，可能經歷一個稱為“oxacarbenium”的中間體。該機制不但合理解釋了MsmUdgX酶獨特的生化性質，而且發現酶在反應中通過一種“自殺”的方式抑制其自身活性，在已知的UDG酶中尚屬首例。此外，由于MsmUdgX只存在于細菌中，研究者的MsmUdgX-DNA共價復合物的結構可能為新型抗菌藥物的設計提供新思路，具有潛在的應用前景。
中山大學
2021-04-13