大肠杆菌I型途径基质分泌重组工业酶的机理探究及效能强化

基质表达在大肠杆菌三种表达方式（胞内、周质、基质）中最具产业化应用潜力。大肠杆菌重组蛋白基质表达包括I型和II型分泌途径，其中容量较大的II型途径一直为研究热点，然而研究表明薄弱的外膜转运能力是II型途径难以突破的瓶颈。作为II型途径的有益补充，I型途径凭借 "一步跨两膜"的分泌优势，避开了II型途径的外膜转运瓶颈。此外，前期研究工作打破了非致病性大肠杆菌中不存在天然I型途径的传统观念。基于以上研究，本项目拟运用基因工程、蛋白质组学、生物信息学等技术鉴定非致病性大肠杆菌安全宿主菌中I型途径通道蛋白、天然底物蛋白及特异性信号肽，探索该I型途径转运底物特异性，考察和强化该途径转运重组蛋白的容量和效率，并对I型途径在重组工业酶产业化应用中的效能做出评价。本项目着眼于当前分泌途径研究的盲点及生物产业化发展瓶颈，运用基质表达领域的新视野，搭建了连接新型分泌途径理论研究与工业应用的桥梁。

本项目的实施按照计划进行。首先以大量不同分子量、不同结构、不同功能的工业酶作为模型蛋白，通过基因工程方法使其通过I型途径在非致病性大肠杆菌中进行表达，通过不同的表达特性总结可通过I型途径进行分泌的蛋白的特性。通过生物信息学方法考察非致病性大肠杆菌中与I型途径特异性通道蛋白相关的膜蛋白，为今后尝试改造通道蛋白奠定了基础。通过蛋白质工程手段对I型途径膜蛋白、信号肽和连接肽进行改造，以提高I型途径的转运容量和转运效率。最后对I型途径分泌的模型蛋白进行应用效能评价，结果表明I型途径分泌的蛋白性质和II型途径无明显差异，完全可以满足工业应用的要求。本项目着眼于当前分泌途径研究的盲点及生物产业化发展瓶颈，运用基质表达领域的新视野，搭建了连接新型分泌途径理论研究与工业应用的桥梁。以上研究共发表SCI论文3篇，CSCD核心期刊论文2篇，申请专利2项，授权专利3项（其中1项为美国专利）。