开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
一、选题背景
近年来,随着人们自身需求的增加和科学技术的发展,氨基酸的应用领域被不断拓展,使得市场对氨基酸的需求急剧上升。很多年来,人们一直认为在生命物质中只存在天然L-氨基酸,然而随着分析方法的发展,人们相继发现了多种D-氨基酸[1],于是人们渐渐地认识到在生命活动中D-氨基酸也起着非常重要的作用,随着研究的不断深入,人类对D-氨基酸的需求也不断上升,其在医药[2,3]、食品以及饲料等行业中都具有潜在的应用价值。生产过程可先通过化学法合成外消旋氨基酸,然后用D-氨基酰化酶进行手性拆分,从而得到单一构型的D-氨基酸[4,5]。此流程成本低廉,拆分后的产品组分单一,易分离和纯化,过程绿色环保、反应条件温和,并且成本低,适合大规模生产,故极具发展前景。
D-氨基酰化酶能专一性地水解N-酞基-D-氨基酸,得到高对映体过量值的D-氨基酸。因此,高活力和高立体选择性的D-氨基酰化酶的生产菌株的选育和产酶条件的优化,是高效、低成本制备D-氨基酸的基础。
本课题旨在分离筛选得到高产D-氨基酰化酶的菌株,研究其最适产酶条件并对其培养条件进行优化。因此本课题具有很强的应用前景,为下一步工业应用打下良好的基础。
二、研究现状、发展动态
专一水解N-酰基-D-氨基酸中酰胺键的D-氨基酰化酶产生菌是在1952年由学者Kameda等人从土壤中首次分离得到的。根据分类学分析此生产菌编号为Pseudomonassp.KT83。该菌产生的D-氨基酰化酶能够催化D-苯丙氨酸[6]、D-色氨酸[7,8]及D-丙氨酸[9]等D-氨基酸的N端苯酰化衍生物的水解反应[10,11]。之后人们又相继在假单胞菌、产碱菌、链霉菌等多种菌属中发现了D-氨基酰化酶产生菌[12]。D-氨基酰化酶均具有高的光学选择性和广泛的底物特异性,来源于不同菌株的酶,其底物特异性存在一定的差异。D-氨基酰化酶通过异源表达氨基酸序列的分析后表明,来源于不同微生物菌株酶的分子结构同源性都达到50%以上的。
但是,人们对D-氨基酰化酶的了解还限于基础方面,D-氨基酰化酶的生理作用至今还不清楚,包括水解机制,结构与催化作用间的关系,以及酶活性的调节机制也都不清楚。目前还没有像L-氨基酰化酶一样用于工业生产的商品酶[13],但越来越多的科学家已经注意到该酶用于D-氨基酸生产的潜力,因此,随着对D-氨基酰化酶的进一步研究,尤其是产酶水平、酶水解底物的产率的提高,相信其必将具有重要的工业应用价值。
三、论文拟解决的关键问题
(l)以N-乙酰-D-蛋氨酸作为分离平板中的唯一碳氮源,从土样中筛选出产D-氨基酰化酶的微生物菌株
