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bob体官网入口:【封面文章】中西秀树教授团队李子杰副教授课题组在Journal of Agricultural and Food Chemistry发表酿酒酵母孢子表面展示体系构建与调控的研究成果(19级硕士生李婉杰为文章共一作)

来源:bob体官网入口   文图:李婉杰 审核:周云龙发布时间 :2022-06-27  点击量:

近期,我校bob体官网入口糖化学与生物技术教育部重点实验室中西秀树教授团队在酿酒酵母孢子表面展示体系构建与调控取得重要进展,研究成果“Establishment of a novel cell surface display platform based on natural “chitosan beads” of yeast spores”封面正式发表于Journal of Agricultural and Food Chemistry(Top期刊、SCI一区期刊,IF=5.279) (https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c01983)。

细胞表面展示的宿主主要包括噬菌体、细菌、酵母和枯草芽孢杆菌芽孢。噬菌体一般不能展示分子量过大的蛋白,否则影响装配和侵染;细菌对于真核来源的蛋白缺乏翻译后修饰过程;酵母细胞对大分子多亚基蛋白跨膜转运较为困难;芽孢通过衣壳蛋白展示,可能导致被展示蛋白折叠在膜内。基于上述存在的问题,开发普适性强、抗逆性好、高效稳定的表面展示体系具有重要的科学意义。

尽管酵母表面展示系统已广泛研究,基于酿酒酵母孢子建立表面展示平台的研究尚未报道。本研究开发了一种基于酿酒酵母孢子天然“壳聚糖球”的新型细胞表面展示平台。通过定点突变将壳聚糖酶改造成只保留结合能力的壳聚糖亲和蛋白(CAP);与CAP融合表达的绿色荧光蛋白GFP在体外和孢子内均显示出与孢子“壳聚糖球”强的结合能力。此外,该蛋白/酶展示系统能够提升蛋白的酶学性质和热稳定性。以香菇来源的β-木糖苷酶LXYL-P-2-CAP为例,孢子表面展示该酶表现出优良的热稳定性和重复使用性能(重复使用7个循环后保留初始活性的60%)、良好的储存稳定性能(8周后保留初始活性的75%)以及对浓度高达75%(v/v)有机试剂很强的耐受性。为了证明该展示体系的实用性,进一步合成了抗癌药物紫杉醇的中间体,最高转化率为92%。本研究首次提出利用壳聚糖亲和蛋白来构建一个新型酿酒酵母孢子表面展示体系,其表面展示的蛋白不需要跨膜转运,且具有良好的抗逆性,为真核来源的多糖基化位点修饰以及多亚基结构蛋白提供了可靠的细胞表面展示平台。本研究建立的表面展示方法不仅可用于生物催化,还能广泛应用于食品、生物医药、材料及环境治理等领域。

图形摘要

李子杰副教授和高晓冬教授为论文共同通讯作者,李子杰副教授和bob体官网入口2019级硕士生李婉杰为共同第一作者。上述研究得到了国家自然科学基金(32171475)、山东省重大科技创新工程(2019JZZY011006)和江苏省研究生实践创新计划(SJCX20_0743)等项目资助。

近年来中西秀树教授团队以酿酒酵母孢子作为生物材料,在酶固定化及稀少糖合成领域等取得了丰硕成果,相关研究发表在ACS Catalysis (2022)、微生物学报(2022)、Journal of Agricultural and Food Chemistry (2020)、Journal of Fungi (2020)、Journal of Agricultural and Food Chemistry (2019)、Journal of Biological Chemistry(2017)等本领域权威期刊。

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