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降解木质纤维素放线菌的功能组学分析及工业应用前景被引量：11: 2017年; 放线菌是一种高GC含量的革兰氏阳性细菌,在陆生、高温的木质纤维素降解生境中占据十分重要的地位.降解木质纤维素菌株的功能基因组分析发现降解纤维素的酶种类和数目相对较多,而降解半纤维素以及果胶成分的酶相对真菌较少.其中,降解纤维素的酶类主要以GH6家族外切酶为主,部分含有GH9和GH48家族的纤维素酶,基因组中还含有AA10家族的多糖裂解氧化酶,因此放线菌可通过持续性水解与氧化双重机制高效降解结晶纤维素.放线菌可通过双精氨酸转运系统快速将已正确折叠的降解酶类分泌至胞外,这些酶分子常具有多个功能结构域,具有耐高温、耐碱性以及高活力等特征.放线菌在木质纤维素降解及次级代谢产物等方面的特点与优势使得其具有巨大的工业应用前景.; 孙晓萌公维丽李欣王禄山张怀强; 关键词：放线菌纤维素降解

构建限制性培养条件下细菌群体生长模型的探讨被引量：1: 2014年; 依据E.coli菌株在摇瓶和发酵罐培养条件下菌群增长过程光密度值的变化,在改进了数据平滑和微分求导方法的基础上,以瞬时速率和瞬时增量为目标函数表征菌群增长的动力学过程.瞬时速率表现为指数衰减模式,而瞬时增量的过程曲线因接种量而异,由它们所表征的生长动力学过程都不存在延迟期和稳定期.动力学曲线的形状由接种物中含有的处于分裂状态的细胞数所决定,它是菌群内源性的增长能力(来自细胞分裂的连续发生)和由增长引发的外源性阻抑力(营养物质的减少和代谢产物的增加)相互作用的结果.由瞬时速率和瞬时增量还可推导出菌群增长的倍增时间及体积生产效率等参量.研究结果可为解决logistic方程和Monod方程在拟合菌群增长过程曲线时遇到的不确定性等难题提供有效的数学分析方法.; 张怀强公维丽赵越高培基

大数据时代杂合酶的设计及其新趋势被引量：3: 2018年; 酶分子的高效性和稳定性是工业广泛应用的物质基础。利用分子生物学技术可以将不同酶分子通过串联、插入、翻译后融合等方式构建成符合工业需求的杂合酶,但应用中多结构域杂合酶在表达量与酶活等方面仍存在弊端,而基于特定蛋白质结构域的多功能设计成为新趋势。高通量测序技术的发展,使得生物学家正面临着爆炸式增长的大数据集。近年来"蛋白质功能区"概念的提出,拓宽了人们对蛋白质结构与功能组织层次的认知,功能区残基聚簇的协同演化可导致同一家族不同蛋白质功能的差异。基于海量大数据分析可以快速定位特定功能区以及协同进化的关键位点,再利用合成生物学技术就可实现多种功能残基在同一蛋白质中的精准嫁接,完成天然酶分子的再设计。这将是杂合酶技术发展的新阶段,也会成为生物大数据时代下蛋白质设计的新趋势。; 张群吴秀芸蒋绪恺赵越王禄山; 关键词：杂合酶功能区蛋白质工程

丝状真菌胞外蛋白高效分泌机制的研究进展被引量：7: 2016年; 丝状真菌由于其胞外蛋白分泌的高效性,成为生产酶制剂的高效细胞工厂.近年来针对真核生物胞外蛋白分泌途径的研究发现,丝状真菌蛋白的分泌途径相比其他真核生物具有高效分泌的特性.为了研究丝状真菌高效分泌的机制,本文总结了近年来丝状真菌分泌途径的最新研究进展,并且选取了分泌途径中关键环节的数种蛋白进行分析,通过与其他真核生物相关蛋白进行结构与序列比对,推测了丝状真菌胞外蛋白高效分泌的可能机制.; 周娜娜王禄山公维丽赵越张怀强; 关键词：丝状真菌

基于宏组学方法认识微生物群落及其功能被引量：30: 2015年; 进入后基因组学时代,测序技术飞速发展,测序成本明显下降,形成了涵盖宏基因组学、宏转录组学和宏蛋白质组学的宏组学技术,推动了对微生物群落的多样性、结构及潜在基因功能方面的深入研究。最近随着整合的宏组学技术的提出及应用,全面系统分析微生物群落动态变化及其代谢功能已成为可能,这将成为微生物生态学研究的新趋势。本文综述了宏组学在研究海洋湖泊、深海热泉、人体肠道、牛瘤胃生境、森林土壤与堆肥生境等环境中微生物群落的结构和功能方面的最新进展与成功应用案例。; 马海霞张丽丽孙晓萌张怀强何明雄陈冠军王禄山; 关键词：微生物群落宏基因组学

植物细胞壁多糖合成酶系及真菌降解酶系被引量：12: 2015年; 秸秆类植物细胞壁多糖高效降解转化对我国农业经济的绿色可持续发展具有重要意义,然而植物细胞壁在长期进化过程中形成了复杂结构限制了工业化酶解转化的过程。一方面从植物细胞壁多糖合成酶系的多样性、细胞壁多糖成分的复杂性、超分子结构的异质性等方面综述了形成植物细胞壁抗降解屏障的原因;另一方面从真菌降解植物细胞壁酶系的多样性、不同菌株降解酶组成差异性等分析降解转化植物细胞壁时发挥的不同作用,从而为工业转化合理复配真菌降解酶系,提高秸秆生物质的利用效率提供理论支持。; 公维丽王禄山张怀强; 关键词：植物细胞壁绿色可持续发展

裂解多糖单加氧酶高效催化的研究进展被引量：4: 2016年; 裂解多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是一类新发现的铜离子依赖性的氧化酶,常具有多种模块化组合,能够高效氧化降解生物质多糖.LPMOs的催化结构域为β三明治结构,活性中心含有一个铜离子.该酶的催化反应过程相对于糖苷水解酶类更加复杂,LPMOs结合底物后,首先要接受电子供体提供的电子,通过电子传递链传递给活性中心的Cu[Ⅱ],将其还原为Cu[Ⅰ],Cu[Ⅰ]结合并活化分子氧后,再氧化降解多糖链的糖苷键,生成氧化产物和非氧化产物.近年来的研究表明,在木质纤维素降解酶系中加入LPMOs能显著提高其对结晶纤维素的转化效率,因此LPMOs相关研究的深入开展可以拓展人们对其高效降解机制的认识,从而为高效降解酶系的复配以降低工业规模的生产成本等提供理论指导.本文综述了该领域相关研究的最新进展,分析了LPMOs潜在的研究方向与工业化应用的前景.; 李欣张丽丽田莉张怀强陈冠军王禄山; 关键词：电子传递链

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山东省自然科学基金(ZR2013CM038)