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pH调控脲酶构象影响微生物诱导碳酸盐沉淀效能及模拟研究
1
作者
章求才
郑逸非
+3 位作者
黄梅钟
沈修康
伍玲玲
张志军
《中国生物化学与分子生物学报》
北大核心
2025年第6期879-894,共16页
微生物诱导碳酸盐沉淀(microbially induced carbonate precipitation, MICP)技术的工程应用受限于脲酶在极端pH下的构象动态调控机制。本研究以巴氏芽孢杆菌脲酶α亚基为对象,结合电导率试验和恒pH分子动力学模拟,系统解析pH 3~11范围...
微生物诱导碳酸盐沉淀(microbially induced carbonate precipitation, MICP)技术的工程应用受限于脲酶在极端pH下的构象动态调控机制。本研究以巴氏芽孢杆菌脲酶α亚基为对象,结合电导率试验和恒pH分子动力学模拟,系统解析pH 3~11范围内活性位点构象动态及其对催化功能的影响。结果表明,中性条件(pH 7~8)下,关键组氨酸残基(HIS139/HIS249)位移最小(<0.5?),氢键寿命最长(>8 ps),构象稳定性(均方根偏差,root mean square deviation, RMSD:0.15~0.18 nm)和催化活性最高(电导率变化率0.03 mS/cm·min-1,碳酸钙沉淀量3.84 g);极端pH(pH 3/11)导致活性位点构象崩塌(位移达1.8?),催化功能丧失。分子动力学模拟揭示,中性环境通过维持活性位点空腔体积(约120?3)和中等构象相干性(相关系数~0.8)形成质子化依赖的协同变构网络。本研究创新性地阐明pH通过调控质子化状态介导脲酶构象动态的分子机制,为MICP技术在酸性尾矿修复和碱性土壤改良中的应用提供理论指导。
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关键词
微生物诱导碳酸钙沉淀
脲酶诱导碳酸钙沉淀
脲酶
分子动力学
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职称材料
题名
pH调控脲酶构象影响微生物诱导碳酸盐沉淀效能及模拟研究
1
作者
章求才
郑逸非
黄梅钟
沈修康
伍玲玲
张志军
机构
南华大学资源环境与安全工程学院实验中心
湖南省矿山岩土
工程
灾害预测与控制
工程
技术研究
中心
济南轨道交通集团建设投资有限公司
出处
《中国生物化学与分子生物学报》
北大核心
2025年第6期879-894,共16页
基金
国家自然科学基金项目(No.52274167)
湖南省自然科学基金项目(No.2023JJ30516,2024JJ9074)
湖南省教育厅重点项目(No.24A0306)资助。
文摘
微生物诱导碳酸盐沉淀(microbially induced carbonate precipitation, MICP)技术的工程应用受限于脲酶在极端pH下的构象动态调控机制。本研究以巴氏芽孢杆菌脲酶α亚基为对象,结合电导率试验和恒pH分子动力学模拟,系统解析pH 3~11范围内活性位点构象动态及其对催化功能的影响。结果表明,中性条件(pH 7~8)下,关键组氨酸残基(HIS139/HIS249)位移最小(<0.5?),氢键寿命最长(>8 ps),构象稳定性(均方根偏差,root mean square deviation, RMSD:0.15~0.18 nm)和催化活性最高(电导率变化率0.03 mS/cm·min-1,碳酸钙沉淀量3.84 g);极端pH(pH 3/11)导致活性位点构象崩塌(位移达1.8?),催化功能丧失。分子动力学模拟揭示,中性环境通过维持活性位点空腔体积(约120?3)和中等构象相干性(相关系数~0.8)形成质子化依赖的协同变构网络。本研究创新性地阐明pH通过调控质子化状态介导脲酶构象动态的分子机制,为MICP技术在酸性尾矿修复和碱性土壤改良中的应用提供理论指导。
关键词
微生物诱导碳酸钙沉淀
脲酶诱导碳酸钙沉淀
脲酶
分子动力学
Keywords
microbially induced carbonate precipitation(MICP)
enzyme induced calcium carbonate precipitation(EICP)
urease
molecular dynamics
分类号
Q937 [生物学—微生物学]
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职称材料
题名
作者
出处
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被引量
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1
pH调控脲酶构象影响微生物诱导碳酸盐沉淀效能及模拟研究
章求才
郑逸非
黄梅钟
沈修康
伍玲玲
张志军
《中国生物化学与分子生物学报》
北大核心
2025
0
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