项目名称: 载体微环境调控强化AchE酶稳定性的构象匹配机制

项目编号: No.31471652

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 农业科学

项目作者: 孙英

作者单位: 中国农业大学

项目金额: 84万元

中文摘要: 胞外酶的稳定性始终是酶的工业化与市场化的瓶颈问题。经过大量研究和实践,人们认识到胞外酶存在的微环境直接影响酶的构象及催化过程,其中构建固定化酶载体的最适微环境被认为是最可行的稳定化技术。但目前尚未考虑酶与载体微环境表面性质的相互作用关系与反应机制。为此,本项目将AChE酶稳定性及其固定化过程中AChE酶构象演变与载体微环境调控进行优化匹配。采用量子化学计算与分子模拟相结合方法,通过载体微环境调控,构建AChE酶生物传感体系,将酶的微观结构参数与固定化酶的宏观催化效能相关联,明确固定化过程中载体微环境调控对AChE酶构象的影响,建立载体微环境及其调控与有效提高AChE酶稳定性的优势酶构象的最优匹配机制,提出基于构象匹配机制的载体微环境调控原理和方法。为更好地理解酶在固定化过程中的构象变化、反应活性、作用机制提供理论依据,也为进一步合理设计改善胞外酶的稳定性提供科学依据和技术原理。

中文关键词: 载体微环境;酶构象;酶稳定性;构象匹配;模拟计算

英文摘要: The stability of extracellular enzyme is always a bottleneck in the industrialization and marketization of enzyme. Through lots of research and practice,people have realized that the microenvironment with the extracellular enzyme directly affect the conformation and catalytic processes of the enzyme. Among other technologies, constructing the optimal microenvironment of enzyme carrier has been considered to be the most feasible. However, little work has considered the mechanism and the interaction relationship between the enzyme and the surface properties of carrier microenvironment. In this proposal, the conformation matching mechanism will be studied by using Quantum chemical calculations and molecular simulation as well as experimental test with enzyme biosensor system. The correlation among the regulation of carrier microenvironment, the stability of enzyme and the conformation evolution of AChE enzyme during its immobilization process will be discussed at the molecular level in order to clarify the influence of the AChE conformation from the regulation of carrier microenvironment in immobilization process, to understand the relationship between the carrier microenvironment and the AChE enzymeconformation, and to establish the optimal matching mechanism which can effectively improve the stability of AChE. Finally, the regulation principles and methods of carrier microenvironment based on conformational matching mechanism are proposed. This study is important to better understand the conformational change, reactivity and mechanism of enzyme during the immobilization process. Hopefully it will also provide both methods and theories for further rational design to improve the stability of extracellular enzymes.

英文关键词: Carrier microenvironment;Enzyme conformation;Enzyme stability;Conformation matching;Computer molecular simulation

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