生物活性大分子的理性设计和高效制备Version for print.ppt

生物活性大分子的理性设计和高效制备,汇报人:王正祥,报告内容,研究背景研究内容主要研究成果致谢,研究背景,一级结构与空间结构一级结构与生物活性基因(DNA序列)mRNA蛋白质（氨基酸序列）功能我们感兴趣的分子工业用酶、重组多肽药物,科学和技术问题,蛋白分子特性与一级结构间精确关系创建新分子酶分子合成与分泌与其宿主细胞自身生理、生化活动的和谐平衡高效、低成本、大规模制备和工业应用,主要研究内容,原始来源:生物资源和信息分子特性:分子信息及其分析技术实验创建:新型生物活性分子组建技术高效制备:新型外源基因表达系统,研究结果,搭建了工业微生物资源和信息共享数据库和相应的网站,生物信息学分析方法、数据库的建立与应用,数据集:脯氨酸肽键，二硫键空间结构以及-淀粉酶、木聚糖酶和耐热酶的序列、结构数据集。方法学:基于神经网络、支持向量机和隐马尔可夫模型预测脯氨酸肽链构象；基于氨基酸和二肽含量的二元线性分类器预测蛋白质半胱氨酸氧化还原状态。应用:肽链中脯氨酸特征,二硫键结构特征,-淀粉酶性能与结构关系,木聚糖酶性能与序列、结构的关系以及分子进化,嗜热菌耐热性与蛋白质序列、结构和功能关系。,Cooperativityoftheoxidizationofcysteinesinproteins.Bioinformatics.Inpress.Theinfluenceofdipeptidecompositiononproteinthermostability.FEBSLett2004,569:284288.AnovelmethodofanalyzingprolinesynonymouscodonsinEscherichiacoli.FEBSLett2004,576(3):336338.ComputationalanalysisofresponsibledipeptidesforoptimumpHinG/11xylanase.BiochemBiophysResCommun2004,321(2):391396.PrinciplecomponentanalysisinF/10andG/11xylanas.BiochemBiophysResCommun2004,322(1):277280.Predictionofthedisulfidebondingstateofcysteinesinproteinsbasedondipeptidecomposition.BiochemBiophysResCommun,2004,318,1:142147.RelateddipeptideandcharacteristicdipeptideofoptimalpHin-amylase.BiochemBiophysResCommun2002,299(4):647651.Supportvectormachinesforpredictionofpeptidylprolylcis/transisomerization.JPeptRes2004,63:2328.Cooperativityoftheoxidizationofcysteinesinglobularproteins.JTheorBiol2004,231(1):8595.AnovelmodeltocalculatedipeptidesresponsibleforoptimumtemperatureinF/10 xylanase.ProcessBiochem2005,40:13891394.,构建了系列新型基因克隆和表达载体,实践了新型生物活性分子组建方略,寡核苷酸池,基因库,表达和筛选,基因家族收集和整理,计算机辅助设计,引物介导基因合成和突变,二维或多维筛选,nbc,基因产物的生化和活性特征评价,Block、Domain、CAI、tRNApool,计算、分析、比对,受体菌遗传背景分析,建立了工业生物技术共性共享平台,共性资源和信息平台,共性生物信息分析平台,共性分子克隆技术平台,外源基因高效表达平台,基因组建技术平台,工业微生物资源,代表性成果1:高温酸性a-淀粉酶,淀粉结构与酶促水解,淀粉生物加工和生物转化获得的重要工业产品,高温、低pH环境和易染菌,耐高温；低作用pH值,理想的-淀粉酶：pH4.5-6.5,105半衰期10min理想的糖化酶：最适作用温度80,理想的-淀粉酶酶学性质,新型高温酸性a-淀粉酶研制过程,寡核苷酸池,基因库,表达和筛选,基因克隆和测序，同家族基因收集和整理,计算机辅助设计,引物介导基因合成和突变,以pH和温度为参数,amyNew,基因产物的生化和活性特征评价,Block、Domain、CAI、tRNApool,计算、分析、比对,地衣芽孢杆菌遗传背景分析,新型高温酸性a-淀粉酶的主要酶学性质,主要酶学特征：1、最适作用pH（95oC）：4.8-6.2;2、有效pH范围（95oC）：4.5-7.0;3、最适作用温度：98oC;4、有效作用温度：65-100oC;5、热稳定性(105):半衰期30min,90oC,95oC,100oC,121oC,130oC,Novo公司的高温a-淀粉酶：最适pH5.6-6.5,有效pH5.3-6.8,最适温度95,耐热性(T1/2)100，20min。,新型-淀粉酶的酶学性质优于现有产品,重组酶的高效制备,基于优化的基因分子、优化的载体-宿主系统和优化的发酵工艺,发明专利：一种编码新型高温酸性a-淀粉酶的基因及其合成、克隆和表达。专利申请号：200510081647.2在大肠杆菌或芽孢杆菌中分泌表达外源基因的表达载体及其构建。专利申请号：200510081648.7,重组菌产酶水平显著高于国内现有水平,国内企业生产的高温-淀粉酶：最适pH6.0-7.0,有效pH5.5-7.5,最适温度95,耐热性(T1/2)100,1min。发酵水平7000U/mL。重组菌在15L发酵罐中的产酶水平10000U/mL,代表性成果2:长效人b-干扰素,活力半衰期延长了12倍,发明专利：重组人干扰素2b和人白蛋白融合共表达。专利申请号：200410065382.2重组人干扰素和人白蛋白融合共表达。专利申请号：200510038865.8,成果、专利、著作、论文,工业微生物资源和信息共享数据库部省级成果奖：2项国家发明专利：公开1项，申报6项著作：2部论文：62篇，其中，SCI引用论文13篇,未来工作重点,基质平台：生物质高效水解酶系（高、中、低温酸、中、碱性）a-淀粉酶，生淀粉酶，（高、中温）糖化酶，（高、中温）普鲁兰酶高温纤维素酶，高温b-葡聚糖内切酶，高温b-甘露聚糖酶，等重组多肽药物：8种长效多肽药物G-CSF、rHuIFN-1、甲状旁腺激素、利尿钠肽、人生长激素、胰岛素、IL-1拮抗剂、IL-11,致谢,国