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自然界中首例 [6+4] 环加成反应的酶
鉴定首个高阶环加成酶，拓展了环加成酶的认知
一、项目分类
重大科学前沿创新
二、成果简介
南京大学化学化工学院梁勇教授，生命科学学院谭仁祥教授和戈惠明教授的科研团队，发现了抗幽门螺旋杆菌的潜在药物-汉城霉素并对其生物合成途径进行深入研究。通过多菌株基因组序列比对，对汉城霉素类生物合成基因簇进行了鉴定，利用微生物学，分子生物学、底物化学衍生化、体外酶促反应等手段从该基因簇中鉴定出一个新颖、可催化高阶环加成反应的酶。团队基于蛋白质晶体数据，量子化学计算和蛋白质定点突变技术，对该酶促动力学过程进行了深入解析，最终确定该酶通过“双过渡态”来同时催化产生6+4和4+2环加成产物。该特殊高阶环加成酶的发现，解答了“自然界中是否存在酶催化的高阶环加成反应”，这一持续五十余年的谜题。这类酶的发现将进一步拓展人们对周环反应酶的认识，启发科学家们将来利用和改造周环反应酶来实现有价值的分子转化。
成果于2019年4月以Letter形式发表于Nature。F1000评述该研究“鉴定首个高阶环加成酶，拓展了环加成酶的认知”，诺贝奖得主霍夫曼评述“这是在酶促反应中直接观察到的[6+4]环加成产物的首个例子……，该研究对酶促高阶环加成研究具有深远影响”。
南京大学
2022-08-12
重组大肠杆菌生产磷脂酶D及转酯化产品开发
磷脂酶D（PLD,EC 3.1.4.4）是一类广泛存在于各种生物体的酶，具有水解作用和磷酰基转移作用（见图1）。作为一种酶制剂，PLD的转磷脂酰活性尤为重要，被用于制备具有生物活性的稀有磷脂。其中，以大豆磷脂酰胆碱（PC）为底物，PLD酶法制备磷脂酰丝氨酸（PS），受到广泛关注。PS作为脑健康营养补充剂，相继被美国FDA、日本HBM和中国国家卫生计生委所认证，列为新资源食品。相较于提取自牛脑和植物的PS，生物酶法制备的PS，避免了食品安全和植物源含量低的问题。进一步，一些新的结构和功能磷脂，通过PLD转磷脂酰反应被合成出来，例如，磷脂酰鲨肝醇、磷脂酰葡萄糖、心磷脂类似物、磷脂酰酪醇、磷脂酰萜烯和磷脂酰丝氨醇，它们中一些具有抗癌和抗氧化活性。
直到现在，受限于磷脂酶D来源不足和价格高（链霉菌属PLD，≥150 units/mg，6516.9¥/1000 U，Sigma公司），其工业上的广泛应用受到限制。例如，文献报道的PLD最高产量在104-105U·L-1，而制备转化得到每公斤PS，需要2.6×106U的PLD。这一障碍的主要原因是高水平表达的PLD对宿主的严重细胞毒性，导致细胞死亡。
历经5年时间，从上游到下游整体设计，我们解决了毒性蛋白（磷脂酶D，PLD）异源表达难的问题（质粒不稳定、蛋白合成时间短、细胞生长抑制和裂解），PLD生产达到目前世界最高水平106U·L-1(748 mg·L-1)（提高20倍）；同时发展一种简单有效提取重组磷脂酶D的方法（无需破碎、无需添加溶菌酶和有机溶剂、室温进行），PLD生产成本有望降低20倍以上。按照实验室规模的一台5 L发酵罐，年产量可以提供3.5×108U的磷脂酶D，满足100 kg的PS转化需求计算（不计算PLD重复利用率），扩大反应器体积至100-1000 L，PLD产量可满足制备2-20吨PS的需求。
厦门大学
2021-01-12
一种巴斯德毕赤酵母、产生的耐高温酶及应用
本发明提供一种巴斯德毕赤酵母、产生的耐高温蛋白酶及应用，属于微生物技术领域；本发明通过选育一种可产生耐高温酶的巴斯德毕赤酵母(pichia pastoris)AN‑PK‑9K‑GS115，然后将其进行培养，从发酵液中提取耐高温蛋白酶，将其用于羽毛粉的水解，可以有效水解羽毛粉，将其中蛋白质组分高效降解为小肽成分或者氨基酸成分，从而提高蛋白质的消化率，增加采食量，提高动物健康水平。
（注：本项目发布于2019年）
华中农业大学
2021-01-12
高性能角蛋白酶的高效表达与应用研究
角蛋白酶是一种特异性蛋白酶类，可降解结构复杂、硬质难溶的角蛋白，具有多种优良的催化特性，在生物加工、绿色制药、废弃生物质处理、生物制革、生态纺织、洗涤剂等实际应用中备受关注，被认为是有着巨大应用潜力和市场前景的新一代蛋白酶类。
本项目从角蛋白酶基因挖掘、高效表达、性能改造及其应用研究等方面开展了一系列工作。课题组目前建立了角蛋白酶资源库，是我国拥有角蛋白酶基因资源产权最多和最具多样性来源的单位；实现了角蛋白酶基因在大肠杆菌及枯草芽孢杆菌等外源宿主中的克隆及高效表达；在 5L 罐上发酵酶活最高可达10000 U/mL 以上，是目前文献报道的重组角蛋白酶表达最高水平；项目已完成了 1M3 规模中试试验，成本降低 30%以上。在应用方面，本项目成功将角蛋白酶用于生物法制备纳米银粒子 AgNPs，与传统化学法相比，酶法合成的纳米银具有更好的抑菌活性。另外，项目组已首次开发出无胶原活力的高特异性角蛋白酶，具有高角蛋白活力，不会对皮革胶原造成破坏，能保护胶原结构完整性，可开发出不伤及皮肤真皮的洗涤剂产品、药品及化妆品，在生物制革领域也具有极大应用价值，可缓解制革工业中的烂皮现象；同时本研究所开发的角蛋白酶在活性多肽制备中也表现出良好的应用前景。
江南大学
2021-04-13
一种用于定向运动教学或比赛的点签器固定装置
本发明公开了一种用于定向运动教学或比赛的点签器固定装置，包括一用于放置点签器的固定板，所述固定板上设有一用于容纳点签器的槽体，以及一便于紧固点签器的限位机构，在固定板上设置有向地面延伸设置的支撑杆。通过设置的固定板及槽体，不但可方便放置点签器，且伸缩式结构的支撑杆也能够适应参赛人员的身高，便于操作，并且可同时设置悬挂点标旗的突起物，起到了一板多用的作用，设置凸起及排水孔，最大程度上保证了点签器的正常使用，提高了点签器的使用寿命，本装置如果用于体育教学，既可以固定在校园里，也可以随堂设置，如果用于郊外或公园定向比赛，则便于携带和移动。有助于定向运动教学及比赛的规范化和标准化。
青岛农业大学
2021-04-11
固定床反应器中结构化催化剂定点再生方法
本发明公开了一种固定床反应器中结构化催化剂定点再生方法。该方法包括如下步骤：原料气通过流向变换的形式进入结构化固定床反应器在400-700?℃，0.15-1.00?MpaA的条件下发生反应至催化剂失活，再生气同样通过流向变换的形式与积炭催化剂在350?℃-700?℃，0.15-1.50?MPaA的条件下进行失活催化剂的原位烧炭再生，含氧气体流向变换周期为0.5-20.0?h。本发明可以实现积炭催化剂的定点再生，同时解决烧炭过程中催化剂烧炭不均以及床层飞温的问题，能够实现再生剂的可控预积炭，大大提高目标产物收率，可用于甲醇制丙烯的工业生产中。
浙江大学
2021-04-13
液压弹簧式直接拉伸试验用三爪卡盘限位岩石试样固定装置
液压弹簧式直接拉伸试验用三爪卡盘限位岩石试样固定装置，由下位夹具和上位夹具组成，下位夹具包括与试验机底部加载座连接的下接头、固定试样的下端帽、连接下接头与下端帽的下链条、第一螺旋弹簧、第一中心限位机构、第二中心限位机构和第一液压机构，上位夹具包括与试验机顶部加载座连接的上接头、固定试样的上端帽、连接上接头与上端帽的上链条、第二螺旋弹簧、第三中心限位机构、第四中心限位机构和第二液压机构；第一中心限位机构、第二中心限位机构、第三中心限位机构和第四中心限位机构均由三爪卡盘、支撑件和转接板组成；第一液压机构、第二液压机构的结构相同，均包括圆环形活塞及与圆环形活塞组合的圆环形油缸。
四川大学
2016-10-08
一种两性键合硅胶固定相及其制备方法和应用
本发明公开了一种两性硅胶固定相及其制备方法和在及其在样品分离中的应用。本发明以无水甲苯 作为溶剂，将硅胶与叔氨基硅烷偶联剂和羧基硅烷偶联剂混合，在三乙胺存在下回流或室温反应，即得 到键合有叔氨基官能团和羧基官能团的两性硅胶固定相。本发明液相色谱硅胶固定相的制备方法简单，
武汉大学
2021-04-14
一种机床固定结合部动力学参数的识别方法
本发明提供了一种机床固定结合部动力学参数的识别方法，将结合部单元结构阻尼矩阵和结合部单元刚度矩阵作为参数变量，以位移阻抗矩阵和位移频响函数之积与单位矩阵之差最小为优化设计目标，通过多次迭代得到的参数变量值即为识别出的结合部参数。本发明考虑了多个关键自由度方向的阻尼和刚度及其相互耦合关系，避免了矩阵求逆所带入的二次误差，精度高，更加准确表征结合部更丰富的动力学特性。
华中科技大学
2021-04-14
氨式法HCN固定床反应器计算机优化控制技术
Ø 氨式法HCN固定床反应器是当前应用较多的由天然气生成HCN的生成装置，利用金属铂作催化剂，在1600℃高温下反应合成HCN。该反应器对反应温度、气体纯度、气体配比和流速等都有很高的要求。国际上先进的氨式法反应器的收率一般都在78~82％，而国内该种反应器在2000年之前的收率基本都只有45％左右，操作稳定性差，存在一定的安全隐患。低收率造成该种反应器在当时使用普及度不高，也同时使HCN产品链主要依靠石化副产物的HCN，从而对产能有很大的约束。氨式法HCN固定床反应器计算机优化控制技术通
北京理工大学
2021-04-14