黑曲霉脂肪酶盖子结构域突变对其活性的影响

比较黑曲霉脂肪酶与黑曲霉酯酶的3-D结构发现二者在盖子结构域存在显著差异。根据已解析的酯酶的3-D结构信息,运用重叠延伸PCR技术,对黑曲霉脂肪酶的4个位点进行突变,以期获得开盖型黑曲霉脂肪酶。4个突变位点分别为形成黑曲霉脂肪酶盖子结构的α-螺旋与酯酶对应区域的α-螺旋相互置换;Ser84突变为Gly;Asp99突变为Pro;Lys108突变为Glu。4个重组质粒导入毕赤酵母GS115菌株进行异源表达后,仅pPCI9K-anl-D99P和pPCI9K-anl-K108E实现了活性表达。

盖子区域氨基酸的定点突变对T1脂肪酶酶学性质的影响

T1脂肪酶来源于Geobacillus zalihae菌株,常作为生物催化剂广泛应用于各领域。为了综合改善T1脂肪酶的酶学性质,前期通过对该酶盖子结构进行理性设计得到3个效果较好的突变体L188M、A190L、A190Y,在此基础上,将单点突变体进行组合得到L188M/A190L和L188M/A190Y两个复合突变体。在该实验中对突变体脂肪酶酶学性质展开研究,同时将单点与组合突变效果进行比较。结果显示野生型及突变体最适pH均为9.0,复合突变体的最适温度提高5℃。单点突变及组合突变均使T1脂肪酶的酶学性质得到不同程度的改善,且复合突变体效果更显著。组合突变体使脂肪酶的温度、pH稳定性显著提高,L188M/A190L对于有机溶剂二甲基亚砜及正十六烷的耐受性为野生型的1.88倍和2.73倍,L188M/A190Y为野生型的1.96倍和2.58倍。此外,对C16和C18底物的选择性也明显增强,L188M/A190L为野生型的1.65和2.7倍,L188M/A190Y为野生型的1.5倍和2.25倍。该研究成果在一定程度上拓宽了T1脂肪酶的应用前景,同时为其他脂肪酶的改造提供了一定理论依据。

旁靠双浮体系统耦合运动时域分析

旁靠外输是海洋工程领域常见的作业形式,而浮体之间存在狭窄的间隙会产生复杂的水动力相互干扰。应用三维频域势流理论和阻尼盖模型,对旁靠双浮体系统进行频域计算,然后基于间接时域法开展该旁靠系统运动的时域模拟。研究结果表明,阻尼盖模型能有效抑制水动力系数异常的共振幅值和改善时延函数的振荡特性。当波峰频率接近间隙水动力峰值频率时形成间隙共振,对时域运动计算结果影响较大。在横浪条件下,旁靠系统会产生较大的横向相对位移,加装防撞系统可在一定程度上控制该相对位移。

不依赖油水界面激活的黑曲霉脂肪酶突变体的构建

为获得不依赖油水界面激活的黑曲霉脂肪酶(ANL)突变体,在生物信息学分析基础上,对黑曲霉脂肪酶盖子结构域两侧铰链区的氨基酸残基进行了置换突变,获得两个黑曲霉脂肪酶突变体(ANL-Ser84Gly和ANL-Asp99Pro)。对不同浓度对硝基苯丁酸酯的水解活性检测结果表明:ANL-Ser84Gly的催化活性仍依赖油水界面,而ANL-Asp99Pro的催化活性不再依赖油水界面。底物特异性检测结果表明:较ANL而言,ANL-Ser84Gly的比活力显著降低,其水解对硝基苯棕榈酸酯、对硝基苯豆蔻酸酯、对硝基苯月桂酸酯和对硝基苯癸酸酯的比活力分别降低了29.8%,53.1%,60.1%和77.1%;而ANL-Asp99Pro水解对硝基苯棕榈酸酯的比活力提高了2.2倍。铰链区的突变破坏了突变体蛋白质分子ANL-S84G与ANL-D99P的二级结构作用力,使突变体分子的二级结构域更趋不稳定,从而导致了突变体分子的热稳定性显著降低。不依赖油水界面激活的脂肪酶突变体的构建,将有利于深入了解脂肪酶界面激活的分子机制。