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自然界中首例 [6+4] 環加成反應的酶
鑒定首個高階環加成酶，拓展了環加成酶的認知
一、項目分類
重大科學前沿創新
二、成果簡介
南京大學化學化工學院梁勇教授，生命科學學院譚仁祥教授和戈惠明教授的科研團隊，發現了抗幽門螺旋桿菌的潛在藥物-漢城霉素并對其生物合成途徑進行深入研究。通過多菌株基因組序列比對，對漢城霉素類生物合成基因簇進行了鑒定，利用微生物學，分子生物學、底物化學衍生化、體外酶促反應等手段從該基因簇中鑒定出一個新穎、可催化高階環加成反應的酶。團隊基于蛋白質晶體數據，量子化學計算和蛋白質定點突變技術，對該酶促動力學過程進行了深入解析，最終確定該酶通過“雙過渡態”來同時催化產生6+4和4+2環加成產物。該特殊高階環加成酶的發現，解答了“自然界中是否存在酶催化的高階環加成反應”，這一持續五十余年的謎題。這類酶的發現將進一步拓展人們對周環反應酶的認識，啟發科學家們將來利用和改造周環反應酶來實現有價值的分子轉化。
成果于2019年4月以Letter形式發表于Nature。F1000評述該研究“鑒定首個高階環加成酶，拓展了環加成酶的認知”，諾貝獎得主霍夫曼評述“這是在酶促反應中直接觀察到的[6+4]環加成產物的首個例子……，該研究對酶促高階環加成研究具有深遠影響”。
南京大學
2022-08-12
重組大腸桿菌生產磷脂酶D及轉酯化產品開發
磷脂酶D（PLD,EC 3.1.4.4）是一類廣泛存在于各種生物體的酶，具有水解作用和磷酰基轉移作用（見圖1）。作為一種酶制劑，PLD的轉磷脂酰活性尤為重要，被用于制備具有生物活性的稀有磷脂。其中，以大豆磷脂酰膽堿（PC）為底物，PLD酶法制備磷脂酰絲氨酸（PS），受到廣泛關注。PS作為腦健康營養補充劑，相繼被美國FDA、日本HBM和中國國家衛生計生委所認證，列為新資源食品。相較于提取自牛腦和植物的PS，生物酶法制備的PS，避免了食品安全和植物源含量低的問題。進一步，一些新的結構和功能磷脂，通過PLD轉磷脂酰反應被合成出來，例如，磷脂酰鯊肝醇、磷脂酰葡萄糖、心磷脂類似物、磷脂酰酪醇、磷脂酰萜烯和磷脂酰絲氨醇，它們中一些具有抗癌和抗氧化活性。
直到現在，受限于磷脂酶D來源不足和價格高（鏈霉菌屬PLD，≥150 units/mg，6516.9¥/1000 U，Sigma公司），其工業上的廣泛應用受到限制。例如，文獻報道的PLD最高產量在104-105U·L-1，而制備轉化得到每公斤PS，需要2.6×106U的PLD。這一障礙的主要原因是高水平表達的PLD對宿主的嚴重細胞毒性，導致細胞死亡。
歷經5年時間，從上游到下游整體設計，我們解決了毒性蛋白（磷脂酶D，PLD）異源表達難的問題（質粒不穩定、蛋白合成時間短、細胞生長抑制和裂解），PLD生產達到目前世界最高水平106U·L-1(748 mg·L-1)（提高20倍）；同時發展一種簡單有效提取重組磷脂酶D的方法（無需破碎、無需添加溶菌酶和有機溶劑、室溫進行），PLD生產成本有望降低20倍以上。按照實驗室規模的一臺5 L發酵罐，年產量可以提供3.5×108U的磷脂酶D，滿足100 kg的PS轉化需求計算（不計算PLD重復利用率），擴大反應器體積至100-1000 L，PLD產量可滿足制備2-20噸PS的需求。
廈門大學
2021-01-12
一種巴斯德畢赤酵母、產生的耐高溫酶及應用
本發明提供一種巴斯德畢赤酵母、產生的耐高溫蛋白酶及應用，屬于微生物技術領域；本發明通過選育一種可產生耐高溫酶的巴斯德畢赤酵母(pichia pastoris)AN?PK?9K?GS115，然后將其進行培養，從發酵液中提取耐高溫蛋白酶，將其用于羽毛粉的水解，可以有效水解羽毛粉，將其中蛋白質組分高效降解為小肽成分或者氨基酸成分，從而提高蛋白質的消化率，增加采食量，提高動物健康水平。
（注：本項目發布于2019年）
華中農業大學
2021-01-12
固定化磷脂酶A1在制備磷脂DHA中的應用
本發明提供了一種固定化磷脂酶A1在制備磷脂DHA中的應用，具體過程為，六水硝酸鈷和2?甲基咪唑分別溶于無水甲醇得到六水硝酸鈷溶液和2?甲基咪唑溶液，將2?甲基咪唑溶液滴加至六水硝酸鈷溶液中，攪拌反應、靜置、干燥，得到ZIF?67納米材料，將ZIF?67納米材料于磷酸鈉緩沖液中混懸，加入磷脂酶A1溶液，調節pH，置于搖床孵育，離心、干燥，獲得ZIF?67納米材料固定化磷脂酶A1；將游離脂肪酸和大豆卵磷脂組成的底物和固定化磷脂酶A1在有機反應體系中進行催化反應，分離純化獲得磷脂DHA。固定化磷脂酶A1，穩定性好，催化制備磷脂DHA，DHA摻入率高達51.04%。
南京工業大學
2021-01-12
基于固定化酶生產低分子量肝素的新工藝
低分子量肝素(LMWH)是臨床上最主要的天然抗凝劑，目前主要是通過動物來源的肝素進行酶降解制得。歐洲藥典要求 LMWH 的分子量為 6000~8000，質量控制是生產 LMWH 的重要環節。而肝素酶的活性和利用率直接影響 LMWH 生產成本和產業經濟。
本項目組利用融合肝素酶 I (Hep I)與甲殼素之間的親和作用，實現酶的循環利用，同時融合酶活性和穩定性提高。利用綠色溶劑體系制備形態完好、尺寸均一的甲殼素微球。用固定化酶制備的 LMWH 產品達到歐洲藥典要求，實現了分子量可控，生產過程可實時監測。該項目將對 LMWH 產業的綠色和經濟生產提供技術支持。目前已發表 SCI 論文 2 篇，并與相關企業開展了合作。
江南大學
2021-04-13
高性能角蛋白酶的高效表達與應用研究
角蛋白酶是一種特異性蛋白酶類，可降解結構復雜、硬質難溶的角蛋白，具有多種優良的催化特性，在生物加工、綠色制藥、廢棄生物質處理、生物制革、生態紡織、洗滌劑等實際應用中備受關注，被認為是有著巨大應用潛力和市場前景的新一代蛋白酶類。
本項目從角蛋白酶基因挖掘、高效表達、性能改造及其應用研究等方面開展了一系列工作。課題組目前建立了角蛋白酶資源庫，是我國擁有角蛋白酶基因資源產權最多和最具多樣性來源的單位；實現了角蛋白酶基因在大腸桿菌及枯草芽孢桿菌等外源宿主中的克隆及高效表達；在 5L 罐上發酵酶活最高可達10000 U/mL 以上，是目前文獻報道的重組角蛋白酶表達最高水平；項目已完成了 1M3 規模中試試驗，成本降低 30%以上。在應用方面，本項目成功將角蛋白酶用于生物法制備納米銀粒子 AgNPs，與傳統化學法相比，酶法合成的納米銀具有更好的抑菌活性。另外，項目組已首次開發出無膠原活力的高特異性角蛋白酶，具有高角蛋白活力，不會對皮革膠原造成破壞，能保護膠原結構完整性，可開發出不傷及皮膚真皮的洗滌劑產品、藥品及化妝品，在生物制革領域也具有極大應用價值，可緩解制革工業中的爛皮現象；同時本研究所開發的角蛋白酶在活性多肽制備中也表現出良好的應用前景。
江南大學
2021-04-13
一種 LED 倒裝芯片的圓片級封裝結構、方法及產品
本發明公開了一種 LED 倒裝芯片的圓片級封裝結構、方法及產 品，包括 LED 倒裝芯片、硅基板、透鏡、印刷電路板和熱沉；硅基板 正面加工有放置芯片的凹腔，凹腔底部的長度與芯片的長度相同；硅 基板的反面加工有兩組通孔，兩通孔與凹腔相連通；在凹腔和兩通孔 的表面沉積有絕緣層；凹腔表面的絕緣層上沉積有散熱金屬層和反光 金屬層；兩通孔內填充有金屬體，通孔內的金屬體與凹腔表面的散熱 金屬層相接；凹腔內底部的兩金屬層存在一開口，用于將該金屬層隔 離為兩部分；硅基板的反面沉積有絕緣層，該絕緣層表面布線用于電 極連接的金屬層；凹腔內涂覆有熒光粉，凹腔的外圍加工有用于固定透鏡的環形定位腔。本發明能夠提高 LED 出光效率、加強散熱能力且 完成自對準。
華中科技大學
2021-04-11
基于汽車輕量化的少片簧關鍵工藝和材料技術研究
項目概況 該項目研究開發出具有自主知識產權的少片簧及關鍵工藝和材料技術，實現其輕量化、高性能和長壽命要求，形成了具有自主知識產權的承受高應力少片簧的關鍵制造技術，申請了“承受高應力的高強度變截面簧片及其制造方法”的發明專利（200710132237.5）。 本項目處于國內先進水平，擁有自主知識產權，項目獲得2008年度中國汽車工業科技進步三等獎。主要特點 在少片簧優化設計的基礎上，采用高潔凈度、控制夾雜物形態和減少夾雜物數量、形變細化晶粒、表面無全脫碳的新型高強度彈簧鋼，對少片簧進行變截面控溫軋制，細化晶粒，減少表面缺陷，優化熱處理工藝，減少脫碳，改善韌性；，提高表面應力噴丸的預應力大小和噴丸強度等措施，解決了少片簧在承受應力水平提高后,其強度提高和疲勞性能的匹配問題，以及疲勞性能對表面和內部缺陷敏感性顯著增加的問題，穩定和提高了少片簧疲勞性能，實現了承受高應力的高性能、長壽命少片簧開發，可減輕懸架彈簧重量20~30%，提高平順性約10％，具有明顯的省材節能降耗效果。技術指標 少片簧設計應力1000-1200MPa、抗拉強度水平≥1800MPa，減輕懸架彈簧重量約20~30%，提高平順性約10％，滿足臺架疲勞壽命和實際使用要求。市場前景 本項目已在依維柯系列輕型客車系列上實現了少片簧的國產化批量生產應用，取代了進口，滿足了近萬臺份依維柯車的高端市場需求，減輕了懸架重量，提高了整車平順性及乘座舒適性，取得了顯著的經濟效益，并正推廣應用于更多的車型上。鑒于高應力少片簧具有整車輕量化、提高整車平順性和降低材料消耗和燃油消耗等減重、節能、環保的效果，因此，該項目具有十分廣泛的推廣應用價值，能顯著提高企業產品競爭力，填補該領域的國內空白，具有顯著的經濟效益和社會效益，其進一步的推廣應用前景十分廣闊。
南京工程學院
2021-04-13
大蒜素系列產品——大蒜素軟膠囊、大蒜素片
? 大蒜素軟膠囊和大蒜素片的藥理作用很廣：1）抗菌作用：大蒜素對葡萄球菌、腦膜炎雙球菌、肺炎雙球菌、鏈球菌、白喉桿菌、痢疾桿菌、大腸桿菌、傷寒桿菌、副傷寒桿菌、結核桿菌、霍亂弧菌等均有明顯的抑致或殺滅作用。2）對心血管的作用：大蒜素對飼膽固醇引起家兔高膽固醇血癥，高血液凝固性和主動脈脂質沉積具有保護作用。并有降低血膽固醇、三酸甘油酯和脂蛋白的作用。3）抗癌和提高免疫力作用：對肺部和消化道的霉菌感染有抑制作用，大蒜與腫瘤抽出物相混時，瘤組織發育受阻。大蒜中還含有激發人體巨噬細胞吞噬力的有效成
北京理工大學
2021-01-12
一種基于運動檢測的舵片偏轉極性識別方法
本發明公開了一種基于運動檢測的舵片偏轉極性識別方法，包括：取得舵片未偏轉靜態圖像，運用旋轉矩形掩模提取出各舵片的感興趣區域圖像作為各舵片背景幀，同時得到正負偏轉分割區域；對各舵片動態圖像結合各舵片背景幀運用背景消除法得到各舵片運動圖像，對各舵片運動圖像進行去噪和增強處理，獲得各舵片識別圖像，進而獲得各舵片識別圖像在正負偏轉分割區域的平均灰度值，根據單幀識別圖像正負偏轉分割區域的平均灰度值和正負偏轉分割區域的多
華中科技大學
2021-04-14