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天津工生所合作解析出可降解高污染物PVA的水解酶晶体结构

天津工生所合作解析出可降解高污染物PVA的水解酶晶体结构

  聚乙烯醇(polyvinyl alcoholPVA)是一种人工合成的水溶性高分子化合物,广泛应用于粘合剂、纤维浆料、纸品加工剂等产品。但在很多行业尤其在纺织和造纸工业的应用中,产生了大量PVA废水,很难被生物降解,在环境中造成累积,严重影响生态平衡。利用酶法水解PVA能有效提高PVA的降解效率,降低传统处理工艺中的能耗和成本,显著减少环境污染。PVA的降解主北京赛车pk10开奖记录要涉及到两类酶,第一步通过脱氢酶氧化PVA为氧化型PVAOPA),第二步通过水解酶水解OPA,从而达到降解PVA的目的。

  中国科学院天津工业生物技术研究所郭瑞庭研究组与江南大学生物工程学院院长堵国成和校长陈坚研究组合作,首次解析了来源于Pseudomonas sp. VM15CSphingopyxis sp. 北京赛车pk10开奖直播 113P3的氧化型聚乙烯醇水解酶(OPH)的晶体结构,这是迄今为止首个被解析出的PVA水解酶。同时,该研究获得OPH与底物抑制剂乙酰丙酮和辛酸的复合体的晶体结构,在此基础上模拟得到了OPH与底物OPA的复合体结构模型,并阐述了其催化反应机理,其中Ser172为亲核反应质子供体,His298Asp253为质子传递者,Ser66Val67Ser173之间形成的两个氧洞结构用来稳定反应中间体。这一特点与α/β水解酶的单氧洞机制有所不同,从而揭示了OPH独特的反应机理。另外,通过对活性中心区域的三个重要氨基酸进行定点突变,获得的突变体W255YY270FR264A的催化活力(kcat/Km)比突变前提高了40-60%为设计改造PVA水解酶以实现PVA的高效生物降解奠定了坚实的理论基础。

  该研究得到国家“863”计划、长江学者和创新研究团队计划等项目的支持。相关研究成果发表在ChemBioChem Biochemical and Biophysical Research Communications 期刊上,在天津工生所客座培养的江南大学博士研究生杨钰和台湾中研院的柯子平博士为论文共同第一作者。

  文章链 (ChemBioChem) 

  文章 (BBRC) 

 

PVA降解机理图 

 

模拟的OPH与底物OPA的复合体结构(封面文章) 




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