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天津工生所在利用人工融合蛋白提高甲醇生物轉



  甲醇作為一種替代碳源,與現有發酵原料相比,具有來源豐富、價格低廉、還原性高等優勢。因此,研究甲醇生物轉化技術,發展基于甲醇的生物制造產業,具有重大的社會經濟意義。甲醇氧化生成甲醛是甲醇生物轉化的第一步,也是限速步驟。提高甲醇氧化速度,同時避免高毒性中間物甲醛的積累,是提高甲醇生物轉化速度的關鍵。

  近日,中國科學院天津工業生物技術研究所研究員鄭平帶領的系統與合成生物技術研究團隊和研究員孫際賓帶領的系統生物學中心研究團隊合作,理性設計并構建了核酮糖單磷酸甲醇利用途徑關鍵酶的融合蛋白,提高了甲醇到關鍵代謝中間物果糖-6-磷酸(F6P)的轉化速度。研究人員對不同來源的NAD+依賴型甲醇脫氫酶(Mdh)、3-己酮糖-6-磷酸合成酶(Hps)和6-磷酸-3-己酮糖異構酶(Phi)進行了活性篩選,擇優構建了雙功能融合蛋白(Mdh-Hps和Hps-Phi)和三功能融合蛋白(Mdh-Hps-Phi),并評估了不同長度柔性linker對融合蛋白催化效率的影響。最優融合蛋白的甲醇氧化活性提高了4.8倍,F6P生成速度提高了30%。動態光散射和透射電鏡分析表明,蛋白融合表達改變了蛋白的聚體狀態,形成了較大的組裝體,進而可能影響了催化活性。該研究為解決甲醛毒性及提高甲醇生物轉化速度提供了有效策略。

  該研究得到國家自然科學基金、中科院重點部署項目、中科院國際合作局對外合作重點項目、天津市青年拔尖人才計劃和天津市特支計劃項目的支持,相關研究成果已經發表在期刊ChemBioChem上。天津工生所和中國科學技術大學聯合培養博士生凡立穩、天津工生所助理研究員王鈺為論文的共同第一作者,天津工生所技術支撐中心工程師翟歡歡為透射電鏡分析提供了幫助。

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利用人工融合蛋白提高甲醇生物轉化效率示意圖?




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