基于木质素模型化合物的木质素生物降解过程中漆酶与底物结合亲和力及相互作用的机理研究

基本信息
批准号:51378190
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:曾光明
学科分类:
依托单位:湖南大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:彭艳蓉,陈耀宁,李晓东,范长征,陈明,赖萃,张娱
关键词:
相互作用木质素生物降解堆肥固体废物
结项摘要

Efficient degradation of lignin is a key process during composting of municipal solid waste. Many microorganisms are able to degrade and utilize the components of lignin. The ability of microbes to degrade lignin is due to their degrading enzymes such as laccase. However, the interactive mechanisms involved in lignin and laccase are still unclear but important for contributing to the improvement of effectiveness of waste composting. The present project selected dehydrogenation polymer (DHP) that was directly used as lignin in many previous studies and oligomer lignin model compounds as representative of lgnin. The present project further employed fluorescence spectrum, nuclear magnetic resonnance and bioinformatics methods such as automatic molecular docking simulations and molecular dynamics simulations to systematacially analyze the interaction mechanisms between lignin and laccase. The detailed interactions were investigated, which revealed the key amino acid residues interacted with substrates by hydrogen bonds (H-bonds), van der Waals and/or hydrophobic interactions. The present study further analyzed the function of these key residues during composting of municipal solid waste. The present work could provide the theoretical and scientific foundation for the efficient degradation of lignin and efficient composting of municipal solid waste.

城市生活垃圾中木质素的高效降解是城市生活垃圾高效堆肥的关键。研究已经发现许多微生物对垃圾木质素具有很强的降解能力。微生物降解垃圾木质素主要依靠具有功能齐全的木质素降解酶系。这些酶系中漆酶由于具有高效催化氧化木质素的能力而最受关注。然而,漆酶降解木质素的机制,尤其是漆酶和木质素之间相互作用机理仍旧很不清晰,缺少深入研究,一定程度上阻碍了垃圾堆肥效益的提高。本项目拟在许多研究中被直接用作木质素的脱氢聚合物(DHP)及结构多样的低聚体木质素模型化合物来代表木质素,拟采用荧光光谱、核磁共振并结合分子对接、分子动力学模拟等生物信息学方法对木质素与漆酶的相互作用进行系统深入的研究。研究工作将阐明它们之间的氢键、范德华力、疏水性等作用情况,揭示发挥关键作用的氨基酸残基,分析这些相互作用在降解过程中的功能,可望为城市生活垃圾木质素的高效降解,及进一步地为城市生活垃圾高效堆肥,提供有关的理论基础和科学依据。

项目摘要

城市生活垃圾中木质素的高效降解是城市生活垃圾高效堆肥的关键。研究已经发现许多微生物对垃圾木质素具有很强的降解能力。微生物降解垃圾木质素主要依靠具有功能齐全的木质素降解酶系。这些酶系中漆酶由于具有高效催化氧化木质素的能力而最受关注。然而,漆酶降解木质素的机制,尤其是漆酶和木质素之间相互作用机理仍旧很不清晰,缺少深入研究,一定程度上阻碍了垃圾堆肥效益的提高。本项目在许多研究中被直接用作木质素的脱氢聚合物(DHP)及结构多样的低聚体木质素模型化合物来代表木质素,采用荧光光谱、核磁共振并结合分子对接、分子动力学模拟等生物信息学方法对木质素与漆酶的相互作用进行系统深入的研究。研究工作较深入阐明了它们之间的氢键、范德华力、疏水性等作用情况,揭示了发挥关键作用的氨基酸残基,分析了这些相互作用在降解过程中的功能,可望为城市生活垃圾木质素的高效降解,及进一步地为城市生活垃圾高效堆肥,提供有关的理论基础和科学依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

粘土矿物参与微生物利用木质素形成矿物-菌体残留物的结构特征研究

粘土矿物参与微生物利用木质素形成矿物-菌体残留物的结构特征研究

DOI:
发表时间:
2

FRP-钢-混凝土组合柱的研究现状

FRP-钢-混凝土组合柱的研究现状

DOI:
发表时间:
3

反相悬浮聚合法制备硫氰酸根阴离子印迹微球 及其离子识别性质

反相悬浮聚合法制备硫氰酸根阴离子印迹微球 及其离子识别性质

DOI:
发表时间:2015
4

Co@C催化木质素衍生酚类化合物的加氢转化

Co@C催化木质素衍生酚类化合物的加氢转化

DOI:10.19906/j.cnki.jfct.2021004
发表时间:2021
5

蓝藻FBP/SBPase 的制备及其与配体相互作用的分析

蓝藻FBP/SBPase 的制备及其与配体相互作用的分析

DOI:10.3866/PKU.DXHX202006087
发表时间:2020

相似国自然基金

1

黄孢原毛平革菌降解木质素过程中木质素过氧化物酶与底物结合模式的机理研究

批准号:51508177
批准年份:2015
负责人:陈明
学科分类:E1006
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

漆酶/木聚糖酶体系直接降解木质素机理及应用的研究

批准号:30671654
批准年份:2006
负责人:尤纪雪
学科分类:C1604
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
3

基因组重排技术提高白腐菌漆酶产量及降解木质素机理研究

批准号:51408290
批准年份:2014
负责人:赵丽红
学科分类:E1002
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于木质素结构定向改性的木质素-纤维素酶相互作用调控

批准号:31730106
批准年份:2017
负责人:金永灿
学科分类:C1604
资助金额:252.00
项目类别:重点项目