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天津工生所在中心代謝途徑監(jiān)測研究中取得進(jìn)展
2020年08月24日 11:36:58
來源：天津工業(yè)生物技術(shù)研究所 點(diǎn)擊量：3994
中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員張大偉帶領(lǐng)的蛋白質(zhì)合成與微生物代謝研究團(tuán)隊(duì)，與研究員林建平率領(lǐng)的酶設(shè)計(jì)平臺團(tuán)隊(duì)合作，實(shí)現(xiàn)在同一個蛋白模板上建立糖酵解途徑（EMP）和磷酸戊糖途徑（PPP）中3個生物傳感器。
【化工儀器網(wǎng) 科技前沿】生物體中心代謝包括糖酵解途徑、磷酸戊糖途徑等保守途徑，對這些途徑中代謝物的實(shí)時胞內(nèi)檢測可應(yīng)用在代謝途徑監(jiān)控、工業(yè)微生物育種、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域。然而，自然界中缺乏能夠?qū)崿F(xiàn)對中心代謝物監(jiān)測的元件和方法，現(xiàn)有的小分子監(jiān)測生物傳感器的種類和數(shù)量很少，挖掘生物傳感元件，研究傳感機(jī)理并應(yīng)用到重要代謝途徑的監(jiān)測具有重要意義和應(yīng)用前景。
中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員張大偉帶領(lǐng)的蛋白質(zhì)合成與微生物代謝研究團(tuán)隊(duì)，與研究員林建平率領(lǐng)的酶設(shè)計(jì)平臺團(tuán)隊(duì)合作，實(shí)現(xiàn)在同一個蛋白模板上建立糖酵解途徑(EMP)和磷酸戊糖途徑(PPP)中3個生物傳感器。研究人員基于蛋白型生物傳感器機(jī)理，以人源的次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT)為配體結(jié)合域，建立磷酸戊糖途徑中5-磷酸核糖-1-焦磷酸(PRPP)生物傳感器，并以該蛋白為模板，根據(jù)配體結(jié)合位置重新設(shè)計(jì)活性口袋，以識別新的磷酸戊糖途徑代謝物赤蘚糖-4-磷酸(E4P)和糖酵解代謝物3-磷酸甘油酸(3PG)。
此外，結(jié)合流式篩選提高E4P生物傳感器的響應(yīng)度，將該元件應(yīng)用于篩選高產(chǎn)L-苯丙氨酸生產(chǎn)菌株及改造。該研究中3個生物傳感器均由一個目標(biāo)蛋白設(shè)計(jì)而成，為大范圍分子生物傳感器的計(jì)算設(shè)計(jì)及開發(fā)提供一種策略，特別是對無轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子、無合適或未知結(jié)合蛋白的分子，提供一種構(gòu)建其生物傳感元件的方法，為實(shí)時動態(tài)檢測糖酵解途徑與磷酸戊糖途徑的代謝提供技術(shù)支撐。
研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院相關(guān)項(xiàng)目和天津市相關(guān)項(xiàng)目的支持，相關(guān)研究成果發(fā)表在Biosensors and Bioelectronics上。天津工生所博士研究生丁冬芹和助理研究員李金龍為論文共同第一作者，張大偉和林建平為論文共同通訊作者。
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