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蓝藻FBP/SBPase活性位点重要氨基酸Lys29的研究及以其为靶标的抑制剂的筛选

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摘要

第一章绪论

1.1蓝藻水华

1.1.1蓝藻及蓝藻水华的介绍

1.1.2蓝藻水华的主要危害

1.1.3蓝藻水华的治理方法

1.2 FBPase和SBPase研究背景

1.2.1光合作用原理

1.2.2果糖-1,6-二磷酸酶(FBPase)

1.2.3景天庚酮糖1,7-二磷酸酶(SBPase)

1.3本文立题思想

第二章蓝藻FBP/SBPase活性位点重要氨基酸Lys29的研究

2.1引言

2.2实验原理

2.3实验材料

2.3.1主要仪器

2.3.2主要试剂与材料

2.3.3主要溶液的配制

2.4实验方法

2.4.1突变体的构建

2.4.2蓝藻FBP/SBPase及突变体蛋白的表达

2.4.3蓝藻FBP/SBPase及突变体的纯化

2.4.4用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测蛋白的纯度

2.4.5用Bradford方法测定蛋白含量

2.4.6蓝藻FBP/SBPase及突变体活性测定

2.4.9蓝藻FBP/SBPase及突变体热稳定性的测定

2.4.10不同pH下蓝藻FBP/SBPase及突变体活性的测定

2.5实验结果与讨论

2.5.1蓝藻FBP/SBPase及突变体蛋白纯度的检测及蛋白含量的测定

2.5.2蓝藻FBP/SBPase及突变体的比活力

2.5.3蓝藻FBP/SBPase及突变体的动力学参数测定

2.5.4蓝藻FBP/SBPase及突变体热稳定性比较

2.5.5 pH对蓝藻FBP/SBPase及突变体活性的影响

2.5.6蓝藻FBP/SBPase及突变体的稳定性

2.5.7本章小结

第三章以蓝藻FBP/SBPase为靶标的抑制剂的筛选

3.1引言

3.2实验材料

3.2.1主要仪器

3.2.2主要试剂

3.2.3 BG11培养基

3.2.4蓝藻的藻种及来源

3.3实验方法

3.3.1蓝藻的培养方法

3.3.2藻体抑制剂的筛选方法

3.3.3蓝藻抑制剂的筛选

3.3.4扫描电镜蓝藻样品的制备

3.4结果与讨论

3.4.1 CFL系列化合物抑制剂的筛选

3.4.2 D13-TQD160和D13-TQD170系列化合物抑制剂的筛选

3.4.3 D13和D7系列类似化合物抑制剂的筛选

3.4.4观察化合物抑制过的藻细胞形态的变化

3.4.5 D13M1和硫酸铜对FACHB 912抑制效果的比较

3.5本章小结

第四章全文总结

参考文献

致谢

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摘要

近年来,我国水资源日趋富营养化,造成蓝藻水华事件频繁出现,给人类生活和生态环境带来了很大的危害。所以预防和治理蓝藻暴发迫在眉睫。FBP/SBPase是蓝藻光合作用过程中重要的调控酶,是研究开发环境友好、高效、高选择性的绿色杀菌剂的潜在作用靶标。前期研究确定了蓝藻FBP/SBPase的三维空间结构,发现LYS29可能对FBP/SBPase的活性调控起着重要的作用,将其突变为Ala(A)后,其比活力是野生型的三倍。同时以FBP/SBPase为靶标获得了抑制效果比较好的先导结构,设计并合成了一系列类似物。基于前期的研究,本论文中主要做了如下两个方面的工作: (1)研究蓝藻FBP/SBPase活性位点重要氨基酸Lys29。 将K29突变为K29D、K29Y、K29P、K29S、K29R、K29G、K29Q、K29T、K29F,表达并纯化这9个突变体的蛋白,测定其活性后从中挑取了活性比野生型蛋白(WT)高的三个突变体K29A、K29D、K29S,从活性、酶动力学、热稳定性、稳定性及pH对酶活性影响五个方面进行研究。研究结果表明:K29A、K29D、K29S的比活力约是WT的2-3倍,从酶动力学参数来看,突变体与底物的结合能力与野生型相差不大,说明突变体活性增加的原因是在进行催化反应时,将29位的K突变为A、D、S后更有利于催化产物的释放;虽然突变体的活性增加了,但是突变体的稳定性、热稳定性及pH对酶活性的影响比WT差,所以自然界在29位上优先选择K。 (2)以蓝藻FBP/SBPase为靶标进行抑制剂的筛选。 将化合物在蓝藻FBP/SBPase酶上进行抑制剂筛选,对于有抑制作用的化合物再进行藻体水平的筛选。筛选到5个抑制效果较好的化合物:D13-2、D13M1、D7S5、D7-TQD004、D13-TQD170。这些化合物对FACHB912和PCC6803的EC50都在10ppm以下。D13-2、D13M1、D7S5、D7-TQD004、D13-TQD170对FACHB912的EC50分别是6.06ppm、0.48ppm、4.6ppm、7.1ppm、1.57ppm;D13-2、D13M1、D7S5、D7-TQD004、D13-TQD170对PCC6803的EC50分别是3.1ppm、3.7ppm、2.9ppm、5.9ppm、7.01ppm。其中D13M1对FACHB912的抑藻效果与报道的抑藻剂硫酸铜同一个水平。

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