梭菌的纤维小体组装模块的结构、相互作用与理性设计的核磁共振研究

项目名称： 梭菌的纤维小体组装模块的结构、相互作用与理性设计的核磁共振研究

项目编号： No.31270784

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 生物科学

项目作者： 冯银刚

作者单位： 中国科学院青岛生物能源与过程研究所

项目金额： 90万元

中文摘要： 梭菌类微生物的纤维小体是自然界中最高效的降解木质纤维素的体系之一，也是自然界中最精巧的纳米分子机器之一。对纤维小体的组装和作用机制的研究不仅有助于为突破木质纤维素生产生物燃料的瓶颈提供基础和线索，而且有助于在生物技术领域设计其他功能的高效人工纳米分子机器。本项目从一个分类地位特殊的梭菌的纤维小体组装模块- - 丙酮丁醇梭菌的cohesin和dockerin模块出发，通过核磁共振方法解析他们的单个模块结构和复合体结构，分析模块间相互作用方式，揭示模块间相互作用特异性的结构基础。在此基础上，分析不同物种之间纤维小体组装模块的相互作用的种间特异性，总结模块相互作用的种间特异性的一般规律，并据此设计具有新的特异性的纤维小体组装模块。基于得到的新模块和已有的特异性模块，设计新的人工纤维小体，测定各种模块对纤维小体组装和活性的作用，为揭示纤维小体的高效降解机制和人工纳米机器的构建提供新的线索和方案。

中文关键词： 蛋白质相互作用；核磁共振；蛋白质结构；纤维小体；纳米分子机器

英文摘要： Cellulosome from Clostridium is one of the highest efficient systems degrading lignocellulose in nature, and is also one of the most elaborate nanomachines. Studies on the assemble and mechanism of cellulosome can not only provide basis and clues to break the bottleneck for the biofuel production from lignocellulose, but also help people to design new artificial nanomachines in the field of biotechnology. In this project, we will firstly investigate the cohesin and dockerin modules, the assembling modules in cellulosome, from Clostridium acetobutylicum, a clostridium with special evolutionary position. We will determine the structures of each module and their complex by NMR spectroscopy, and analyze the interactions between the two modules to reveal the structural basis of the interaction. Secondly, we will study the inter-species interactions between assembling modules from various Clostridium species, and design new assembling modules with new inter-species specificity based on the general principle of the inter-species specificity. Finally, we will construct the artificial cellulosomes using the natural and new designed modules. The activities of various artificial cellulosomes will be compared and the roles of various modules in the cellulosome assemble will be analyzed. New clues of the highly efficient ce

英文关键词： protein-protein inetraction；NMR；protein structure；cellulosome；nanomachine