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降解纤维素的“超分子机器”研究进展 被引量:10
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作者 王金兰 王禄山 +2 位作者 刘巍峰 陈冠军 高培基 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2011年第1期28-35,共8页
综述了目前关于纤维小体组装模式、纤维小体结构多样性及人工设计纤维小体等方面的研究进展.纤维小体是某些厌氧菌产生的由多个亚基共同组装而成的大分子机器,是致力于组织、协调多种酶组分协同高效催化降解木质纤维素的胞外蛋白质复合... 综述了目前关于纤维小体组装模式、纤维小体结构多样性及人工设计纤维小体等方面的研究进展.纤维小体是某些厌氧菌产生的由多个亚基共同组装而成的大分子机器,是致力于组织、协调多种酶组分协同高效催化降解木质纤维素的胞外蛋白质复合体.纤维小体是厌氧微生物水解纤维素的主体,具有非常高效的打破结晶纤维素的结晶结构和降解纤维素链的作用.纤维小体对木质纤维素降解的高效性来自于其自发组装而成的复杂的高级结构,其结构的复杂性因不同的厌氧微生物而有所不同. 展开更多
关键词 纤维小体 粘连模块 对接模块 脚手架蛋白 超分子复合体
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内切纤维素酶E4参与纤维小体组装的研究
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作者 区镜深 葛洪 曹以诚 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期90-94,100,共6页
褐色高温单胞菌编码内切纤维素酶E4的催化域(CAD)DNA片段与丙酮丁醇梭菌编码对接蛋白的基因片段通过装配PCR方法,在大肠杆菌BL21(DE3)重组表达形成融合蛋白E4SD,然后在钙离子介导下与在大肠杆菌BL21(DE3)表达的来源于丙酮丁醇梭菌的含... 褐色高温单胞菌编码内切纤维素酶E4的催化域(CAD)DNA片段与丙酮丁醇梭菌编码对接蛋白的基因片段通过装配PCR方法,在大肠杆菌BL21(DE3)重组表达形成融合蛋白E4SD,然后在钙离子介导下与在大肠杆菌BL21(DE3)表达的来源于丙酮丁醇梭菌的含有纤维素结合单元和2个粘连蛋白的脚手架蛋白CipA互相作用,在体外组装成微纤维小体.结果显示,E4SD通过C-端的对接蛋白成功地与脚手架蛋白上的粘连蛋白互相作用,结合到脚手架蛋白上,且E4SD在微纤维小体中的羧甲基纤维素和微晶纤维素酶活性分别提高到游离状态下的130%与300%,提示非纤维小体酶系的纤维素酶,特别是远缘物种的具有优良酶特性的纤维素酶可以通过将其与脚手架蛋白同样种属的对接蛋白添加至末端,从而参与到丙酮丁醇梭菌的纤维小体中来,并与其他纤维素酶在脚手架蛋白的参与下协调作用,高效降解纤维素. 展开更多
关键词 内切纤维素酶E4 纤维小体 脚手架蛋白 对接蛋白 粘连蛋白
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解纤维梭菌纤维小体黏附域与锚定域相互作用的差异性
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作者 刘娜 闫治华 +1 位作者 申哲伟 许成钢 《中国生物化学与分子生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1651-1660,共10页
黏附域(cohesin)与锚定域(dockerin)的相互作用是纤维素酶复合体-纤维小体(cellulosome)组装的基础,该作用是自然界已知最强的相互作用力之一。为解析纤维小体的装配机制,本研究以解纤维梭菌(Ruminiclostridium cellulolyticum)纤维小... 黏附域(cohesin)与锚定域(dockerin)的相互作用是纤维素酶复合体-纤维小体(cellulosome)组装的基础,该作用是自然界已知最强的相互作用力之一。为解析纤维小体的装配机制,本研究以解纤维梭菌(Ruminiclostridium cellulolyticum)纤维小体为研究对象,通过Pull-down和等温滴定量热(ITC)的方法,分析并比较不同簇的3个黏附域与7个锚定域之间的相互作用。结果表明,不同簇黏附域与锚定域的相互作用具有显著差异。其中,Coh1与Doc-0729的相互作用最强,Ka为108 M-1,Coh7与Doc-0729、0931作用力强,Ka为107 M-1,而Coh8与Doc-0931、1656、0752作用强,Ka也达到107 M-1。总之,Doc-0729、0931、1656与3个Coh的结合力均较高。本研究揭示了纤维小体黏附域与锚定域的组装具有偏爱性,这为人工纤维小体的设计和装配奠定了理论基础。 展开更多
关键词 纤维小体 黏附域 锚定域 相互作用 解纤维梭菌
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Affinity-induced covalent protein-protein ligation via the SpyCatcherSpyTag interaction 被引量:1
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作者 Jacob O.Fierer Omar E.Tovar-Herrera +4 位作者 Jonathan Y.Weinstein Amaranta Kahn Sarah Moraïs Itzhak Mizrahi Edward A.Bayer 《Green Carbon》 2023年第1期33-42,共10页
Production of economically viable bioethanol is potentially an environmentally and financially worthwhile endeavor.One major source for fermentable sugars is lignocellulose.However,lignocellulosic biomass is difficult... Production of economically viable bioethanol is potentially an environmentally and financially worthwhile endeavor.One major source for fermentable sugars is lignocellulose.However,lignocellulosic biomass is difficult to degrade,owing to its inherent structural recalcitrance.Cellulosomes are complexes of cellulases and associated polysaccharide-degrading enzymes bound to a protein scaffold that can efficiently degrade lignocellulose.Integration of the enzyme subunits into the complex depends on intermodular cohesin-dockerin interactions,which are robust but nonetheless non-covalent.The modular architecture of these complexes can be used to assemble artificial designer cellulosomes for advanced nanotechnological applications.Pretreatments that promote lignocellulose degradation involve high temperatures and acidic or alkaline conditions that could dismember designer cellulosomes,thus requiring separation of reaction steps,thereby increasing overall process cost.To overcome these challenges,we developed a means of covalently locking cohesin-dockerin interactions by integrating the chemistry of SpyCatcher-SpyTag approach to target and secure the interaction.The resultant cohesin-conjugated dockerin complex was resistant to high temperatures,SDS,and urea while high affinity and specificity of the interacting modular components were maintained.Using this approach,a covalently locked,bivalent designer cellulosome complex was produced and demonstrated to be enzymatically active on cellulosic substrates.The combination of affinity systems with SpyCatcher-SpyTag chemistry may prove of general use for improving other types of protein ligation systems and creating unconventional,biologically active,covalently locked,affinity-based molecular architectures. 展开更多
关键词 Synthetic Biology Protein Ligation Cellulosomes COHESIN dockerin Protein Engineering Cellulose Degradation
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Designing chimeric enzymes inspired by fungal cellulosomes 被引量:2
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作者 Sean P.Gilmore Stephen P.Lillington +2 位作者 Charles H.Haitjema Randall de Groot Michelle A.O'Malley 《Synthetic and Systems Biotechnology》 SCIE 2020年第1期23-32,共10页
Cellulosomes are synthesized by anaerobic bacteria and fungi to degrade lignocellulose via synergistic action of multiple enzymes fused to a protein scaffold.Through templating key protein domains(cohesin and dockerin... Cellulosomes are synthesized by anaerobic bacteria and fungi to degrade lignocellulose via synergistic action of multiple enzymes fused to a protein scaffold.Through templating key protein domains(cohesin and dockerin),designer cellulosomes have been engineered from bacterial motifs to alter the activity,stability,and degradation efficiency of enzyme complexes.Recently a parts list for fungal cellulosomes from the anaerobic fungi(Neocallimastigomycota)was determined,which revealed sequence divergent fungal cohesin,dockerin,and scaffoldin domains that could be used to expand the available toolbox to synthesize designer cellulosomes.In this work,multi-domain carbohydrate active enzymes(CAZymes)from 3 cellulosome-producing fungi were analyzed to inform the design of chimeric proteins for synthetic cellulosomes inspired by anaerobic fungi.In particular,Piromyces finnis was used as a structural template for chimeric carbohydrate active enzymes.Recombinant enzymes with retained properties were engineered by combining thermophilic glycosyl hydrolase domains from Thermotoga maritima with dockerin domains from Piromyces finnis.By preserving the protein domain order from P.finnis,chimeric enzymes retained catalytic activity at temperatures over 80°C and were able to associate with cellulosomes purified from anaerobic fungi.Fungal cellulosomes harbor a wide diversity of glycoside hydrolases,each representing templates for the design of chimeric enzymes.By conserving dockerin domain position within the primary structure of each protein,the activity of both the catalytic domain and dockerin domain was retained in enzyme chimeras.Taken further,the domain positioning inferred from native fungal cellulosome proteins can be used to engineer multi-domain proteins with non-native favorable properties,such as thermostability. 展开更多
关键词 CELLULOSOME dockerin SCAFFOLDIN Anaerobic fungi THERMOPHILE ENZYME
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蛋白质自组装机器在人工多酶复合体系中的研究与应用进展
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作者 常晴 殷亮 +1 位作者 张勇 冯雁 《生命科学》 CSCD 北大核心 2019年第4期325-331,共7页
随着合成生物学的研究与发展,人们利用微生物细胞或无细胞体系对代谢途径中的多酶体系进行编程和重组,成功合成了大量的功能化合物。但由于多酶体系分散度高,造成体系代谢流速和流量不平衡,代谢效率和产量降低。生物体内存在多种天然的... 随着合成生物学的研究与发展,人们利用微生物细胞或无细胞体系对代谢途径中的多酶体系进行编程和重组,成功合成了大量的功能化合物。但由于多酶体系分散度高,造成体系代谢流速和流量不平衡,代谢效率和产量降低。生物体内存在多种天然的多酶自组装复合体,如纤维素小体机器、细胞信号转导中的激酶级联通路等。研究表明,这些体系中存在的底物通道效应和协同作用机制是多酶复合体具有高催化效率的原因。模拟和借鉴天然多酶体系,并结合生物体中蛋白质与DNA、RNA等相互作用设计和构建人工自组装多酶体系,是提高代谢效率的重要途径。现对蛋白质自组装机器在人工多酶体系中的研究进展进行综述。 展开更多
关键词 底物通道 协同效应 纤维素小体机器 脚手架蛋白 黏连蛋白 对接蛋白
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