中文摘要：

产甘油假丝酵母WL2002-5是一株能在高渗条件下迅速生长、高效合成甘油、具有自主知识产权的工业生产菌株。为目前世界合成甘油效率最高的菌株之一。3-磷酸甘油脱氢酶（GPDH）是微生物细胞中由前体磷酸二羟丙酮合成甘油的关键酶，在酵母细胞的高渗透压适应和调节中起着重要作用。前期研究表明，高渗透压因子（如浓度为25%的葡萄糖和5%的NaCl溶液等）可显著诱导CgGPDH酶活力增加，大幅提高甘油积累量。为更好地理解CgGPDH受高渗透压诱导的分子机理，本研究在已成功克隆该新酶编码基因（FEMS Yeast Research ，2008, 30(4):508-14）并初步获得蛋白单晶的基础上，进一步测定并解析CgGPDH单体蛋白及该酶与底物、辅酶NADH和高渗透压因子等相互作用的蛋白质复合物三维结构，为阐明高渗条件下产甘油假丝酵母GPDH高效合成甘油的催化机理提供理论依据。相关研究未见报道。

结论摘要：

3-磷酸甘油脱氢酶（GPDH）是微生物酵母细胞中由前体磷酸二羟丙酮合成甘油的关键酶，在酵母细胞的高渗透压适应和调节中起着重要作用。前期研究表明，高渗透压因子（如浓度为25%的葡萄糖和5%的NaCl溶液等）可显著诱导GPDH酶活力增加，大幅提高酵母甘油积累量。为更好地理解GPDH受高渗透压诱导的分子机理，本研究在已成功克隆该酶编码基因的基础上，将3-磷酸甘油脱氢酶编码基因GPDH在大肠杆菌进行了高效表达和纯化，纯化后比酶活达到152.6mU/mg。并对酶学性质进行了初步研究，结果表明以DHAP为底物GPDH的Km值为0.55mmol/L，Vmax为1.06umol/(mL/min)。利用亲和层析、离子交换和分子筛纯化条件的摸索，确定了GPDH蛋白质的纯化方案，得到纯度达到95%以上的蛋白；利用晶体生长试剂盒对蛋白质GPDH结晶条件进行了筛选；获得了能够进行X-射线衍射研究的晶体；进一步测定并尝试解析了GPDH三维结构，结果表明GPDH结构主要由N-端NAD结合结构域和C-端底物DHAP结合结构域组成，酶活性口袋位于这两个结构域之间的沟槽中。N-端结构域主要由平行β折叠片和反向平行β折叠片组成的疏水内核，折叠片之间由α-螺旋连接，辅酶NAD结合在β折叠片内核的边缘。C-端结构域主要α-螺旋组成。上述结果为理解酵母GPDH合成甘油的催化机理提供了一定的理论依据。 研究过程中发表研究论文22 篇， SCI 论文9 篇，其中IF>3的SCI论文2篇；参编科学出版社的《2012年中国工业生物技术发展战略报告》1个章节的编写；申请国家发明专利8项，授权国家发明专利3项；合作培养博士研究生4名，硕士研究生8名；研究组成员发表国际学术会议论文5篇，报告5人次，发表国内学术会议论文30篇。