水稻颗粒结合型淀粉合成酶的结构测定和分子改造研究

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，蜡质基因（Wx）所编码的颗粒结合型淀粉合成酶（GBSS1）是稻米中合成直链淀粉的关键酶，Wx不仅直接影响直链淀粉的合成，还是影响稻米胶稠度的主效基因和糊化温度的微效基因，从而决定稻米蒸煮与食味品质。本研究拟以GBSS1为研究对象，依托上海光源同步辐射设施，结合国家在农业方面的重大需求，利用X射线晶体学方法解析它与底物的复合物三维结构，在此基础上通过分子动力学方法模拟酶的动态催化过程，从而找出与催化相关的活性区域和核心氨基酸。我们计划以结构信息为指导，利用蛋白质工程技术进行酶的改造，从中筛选出具有不同直链淀粉合成活性的Wx基因突变体，为实现稻米品质改良提供理论基础。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，蜡质基因（Wx）所编码的颗粒结合型淀粉合成酶（GBSS1）是稻米中合成直链淀粉的关键酶，Wx不仅直接影响直链淀粉的合成，还是影响稻米胶稠度的主效基因和糊化温度的微效基因，从而决定稻米蒸煮与食味品质。本研究以GBSS1为研究对象，依托上海光源同步辐射设施，结合国家在农业方面的重大需求，利用X射线晶体学方法解析了它与底物ADPG复合物的高分辨率三维结构，在此基础上通过分子动力学方法了模拟酶与寡糖及ADPG的三元复合物晶体结构，找出了影响底物结合及催化活性的活性区域和核心氨基酸。我们以结构信息为指导，利用定点突变对GBSS1进行分子改造，筛选出了多个具有不同直链淀粉合成活性及糖结合活性的GBSS1突变体，为实现稻米品质改良奠定了理论基础。