海洋细菌分泌的PL18家族褐藻酸裂解酶的成熟机制及其N端结构域的功能

海洋碳循环的详细机制目前还很不清楚。海洋微生物分泌的糖水解酶类在海洋碳循环中起着重要作用。对这些糖水解酶的研究，可以揭示海洋中各种碳水化合物的降解机制，对海洋碳循环机制的阐明具有重要意义。海洋细菌Pseudoalteromonas sp. SM0524分泌的褐藻酸裂解酶Aly-SJ02属于多糖裂解酶PL18家族。该家族酶的成熟机制及其N端结构域的功能目前尚无报道。本课题以Aly-SJ02为例，研究PL18家族褐藻酸裂解酶的成熟机制及其N端结构域的功能。首先利用该酶的完整基因、N端结构域和催化结构域的异源表达、共表达和共复性等手段研究N端结构域对催化结构域折叠的影响；然后对重组表达的Aly-SJ02酶原、前体复合物和成熟酶进行结晶和晶体结构解析，通过定点和缺失突变分析N端结构域与催化结构域相互作用的关键位点；最后，结合结构和生化数据阐明Aly-SJ02的成熟机制及N端结构域在酶成熟中的作用。

海洋碳循环的详细机制目前还很不清楚。海洋微生物分泌的糖水解酶类在海洋碳循环中起着重要作用。对这些糖水解酶的研究，可以揭示海洋中各种碳水化合物的降解机制，对海洋碳循环机制的阐明具有重要意义。海洋细菌Pseudoalteromonas sp. SM0524分泌的褐藻酸裂解酶Aly-SJ02属于多糖裂解酶PL18家族。该家族酶的成熟机制、催化机制及其N端结构域的功能目前尚无报道。本课题以Aly-SJ02为例，研究PL18家族褐藻酸裂解酶的成熟机制及催化机制。首先利用该酶的完整基因、N端结构域和催化结构域的异源表达和共表达等手段研究N端结构域对催化结构域折叠的影响。根据研究结果阐明了该酶N端结构域对催化结构域折叠的影响及其在酶成熟过程中的功能。然后通过结晶获得了成熟酶和前体复合物中催化结构域的晶体结构，通过结构分析、定点突变分析和生化分析阐明了参与结合底物和催化底物的关键氨基酸位点。根据研究结果阐明了该酶的催化机制。这是首次阐明一个PL18家族褐藻酸裂解酶的催化机制。研究结果发表在生化领域的知名杂志Journal of Biological Chemistry。另外，本项目还研究了褐藻酸裂解酶Aly-SJ01的性质，研究了北极海带中产褐藻酸裂解酶细菌的筛选和所产褐藻酸裂解酶的适冷性分析。本项目还部分资助了海洋细菌木聚糖酶的研究、海洋细菌新种的鉴定和海洋细菌基因组的测序和序列分析。项目已资助发表SCI研究论文12篇，3篇genome announcement。