木質(zhì)素是自然界中最豐富的芳香族聚合物可再生資源,約占陸生植物干重的15%-40%,所以其分解對于自然界碳循環(huán)是必不可少的,此外,紙漿和造紙業(yè)每年產(chǎn)生約6000萬噸木質(zhì)素,但目前只有不到2%的木質(zhì)素用于商業(yè)產(chǎn)品,大部分被作為低成本燃料燃燒以提供熱量和能量,所以建立一種高效的木質(zhì)素降解體系對經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護具有重要意義。木質(zhì)素的結(jié)構異質(zhì)性和復雜性促使了微生物策略的發(fā)展,該策略利用腐爛真菌和一些細菌分泌的多種氧化酶將木質(zhì)素聚合物分解為一些小片段,這些木質(zhì)素低聚物在內(nèi)二醇或外二醇雙加氧酶的開環(huán)作用下進一步降解為碳和能源。木質(zhì)素主要由愈創(chuàng)木�；℅）和丁香基（S）兩種結(jié)構單元構成,它們在苯環(huán)上分別具有一個或兩個甲氧基,因此脫甲基生成二醇是天然碳循環(huán)以及新興生物技術中利用木質(zhì)素的關鍵反應。本課題綜合利用蛋白功能定向進化與雙功能小分子（DFSM）結(jié)構調(diào)控的策略,基于細胞色素P450BM3開發(fā)了H₂O₂依賴型人工脫甲基酶,能夠催化木質(zhì)素芳香醚單體衍生物的脫甲基化。該生物體系構造簡單,不需要電子傳遞蛋白和輔酶,在一定程度上克服以往脫甲基酶底物范圍較窄、選擇性... 

【文章來源】：上海海洋大學上海市

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

三種木質(zhì)素結(jié)構單元及包含常見鍵的木質(zhì)素結(jié)構[1]

構上形成了6個底物識別位點（SRSs）[28]，保證不同P450存在足夠的結(jié)構多樣性，以識別/結(jié)合大小不同、結(jié)構各異的底物，并使P450對底物具有高度區(qū)域和立體特異性，對SRS區(qū)域氨基酸定點突變會明顯影響酶識別與結(jié)合底物的特性。SRSs是在CYP2家族的實驗表征和P450cam的第一個晶體結(jié)構中首次發(fā)現(xiàn)的[10,29-30]。SRS1位于B-C環(huán)路中（此環(huán)路可以在不同的P450中包含1-3個小螺旋）。SRS2位于F螺旋的C端側(cè)，SRS3位于G螺旋的N端側(cè)，SRS4在I螺旋上，SRS5位于從保守的EXXR基序到β1-4鏈的區(qū)域，而SRS6跨在β4–1鏈和4–2鏈之間。圖1-2P450cam的晶體結(jié)構（PDB：2CPP）[31]Fig.1-2ThecrystalstructureofP450cam(PDB:2CPP)大多數(shù)P450都需要氧化還原伴侶蛋白（redoxpartnerproteins）的協(xié)助才能接收來自還原的煙酰胺輔助因子NAD(P)H的電子。雖然似乎所有P450基因都是從同一祖先進化而來[32]，但是P450與氧化還原伴侶蛋白之間的偶聯(lián)方式存在明顯差異，據(jù)此可將P450分為五類[31]，如圖1-3所示：第一類P450（ClassI）是一個三組分體系，即P450、含鐵硫簇(Fe2S2)的鐵氧還蛋白（FDX）、含F(xiàn)AD的鐵氧還蛋白還原酶（FDR）。這種P450主要存在于細菌和真核生物線粒體中。NAD(P)H的電子依次通過FDR和FDX，然后被血紅素鐵接收；第二類P450(ClassⅡ)是一個雙組份體系，以含F(xiàn)AD和FMN的細胞色素P450酶還原酶(CPR)為伴侶蛋白，其中FAD充當NAD(P)H的電子受體，F(xiàn)MN負責將電子轉(zhuǎn)移到P450，這類P450通常以膜蛋白的形式存在于真核生物組織的內(nèi)膜上；其他三類P450（ClassⅢ、Ⅳ、Ⅴ）均是單組分體系，它們不需要單獨的伴侶蛋白的協(xié)助即可完成電子傳遞，是自給自足型(self-sufficient)氧化酶，其中ClassⅢ與ClassⅣ結(jié)構類似，P450分別與含F(xiàn)AD/FMN和FMN/Fe2S2的伴侶蛋白

不同P450Fig.1-3ElectrontransportsysteClassⅤ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]細胞色素P450酶與微生物藥物創(chuàng)制[J]. 李眾,張偉,李盛英.  微生物學報. 2016(03)
[2]細胞色素P450的結(jié)構與催化機理[J]. 王斌,李德遠.  有機化學. 2009(04)
[3]重組細胞色素P450 BM-3突變酶在大腸桿菌中催化吲哚合成靛藍[J]. 陸燕,梅樂和,李紅梅,盛清,姚善涇.  自然科學進展. 2006(08)



本文編號：3315335