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海洋新型α-淀粉酶AmyP的耐受性研究及其C末端结构域的功能鉴定

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摘要

符号说明

第一章 前言

1.α-淀粉酶概述

1.1 α-淀粉酶

1.2 α-淀粉酶的催化机理

1.3 α-淀粉酶的测定方法

1.4 α-淀粉酶的应用

1.5 α-淀粉酶的耐受性研究

1.6 海洋新型α-淀粉酶AmyP

2 碳水化合物结合结构域

3 淀粉结合结构域

4 选题依据、意义及主要研究内容

4.1 研究目的

4.2 研究意义

4.3 研究内容

第二章 α-淀粉酶AmyP的耐受性研究

1 实验材料

1.1 菌株和质粒

1.2 主要试剂

1.3 培养基和各种试剂的配制

1.4 仪器

2 实验方法

2.1 重组质粒的电转化

2.2 重组蛋白的IPTG诱导表达

2.3 重组蛋白纯化

2.4 AmyP耐受性的测定

3 结果与讨论

3.1 金属离子和EDTA对AmyP酶活的影响

3.2 NaCl对AmyP酶活的影响

3.3 有机溶剂对AmyP稳定性的影响

3.4 氧化剂和还原剂对AmyP稳定性的影响

3.5 表面活性剂对AmyP稳定性的影响

3.6 结论

第三章 AmyP淀粉结合结构域(SBD)的功能鉴定

1 实验材料

1.1 菌株和质粒

1.2 主要试剂

1.3 试剂的配制

2 实验方法

2.1 蛋白质浓度的测定

2.2 SBD的克隆、表达和纯化

2.3 SBD的序列比对

2.4 SBD的吸附实验

2.5 AmyP与AmyP△SBD酶动力学参数比较

2.6 蛋白的亲和凝胶电泳

3 结果

3.1 序列分析

3.2 假定SBD的克隆与表达

3.2 SBD的亲和凝胶电泳

3.3 SBD与生淀粉的吸附率测定

3.4 AmyP与AmyP△SBD酶动力学参数比较

3.5 AmyP、AmyP△SBD、SBD亲和电泳

3.6 讨论

参考文献

在读期间发表论文情况

致谢

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摘要

α-淀粉酶是广泛分布在动物、植物和微生物中的具有重要应用价值的淀粉酶。前期本实验室从海洋宏基因文库中筛选到了一个与已知的α-淀粉酶的序列相似性低于20%的新型α-淀粉酶AmyP,它代表了一个新的糖苷水解酶亚家族GH13_37。随后我们发现淀粉酶AmyP不仅是一个生淀粉降解酶,而且具有独特的快速偏好性降解大米生淀粉的能力,这种催化能力从未在其它的淀粉酶中发现过。
  鉴于AmyP新颖的蛋白序列和进化地位以及工业应用时苛刻的催化环境,本研究广泛探索了AmyP对各种有毒物质的耐受性。结果发现α-淀粉酶AmyP可以广泛的耐受我们测试的各种有毒物质,包括金属离子、高浓度的盐、表面活性剂、氧化剂、还原剂以及有机溶剂。此外,Cu2+、Tween20、DTT和正辛醇还能显著提高AmyP的活性。通过与其它具有耐受性的淀粉酶比较,这是第一次发现能耐受如此广泛的种类的有毒物质的淀粉酶。该结果表明,AmyP在苛刻的工业催化环境中具有较高的应用潜力。
  由于AmyP有少见的降解生淀粉能力,推测其可能具有负责同生淀粉颗粒结合的淀粉结合结构域(starch-binding domain,SBD)。通过结构域预测和与其他已知SBD序列对比分析,推测AmyP的C末端是一个SBD。将SBD序列部分通过大肠杆菌系统重组表达纯化得到SBD蛋白。通过亲和电泳、测定与生淀粉的吸附能力的实验方法来研究SBD的性质,最终确认该部分确实有结合生淀粉颗粒的能力。
  AmyP是在GH13_37家族中报道的第一个具有生淀粉降解特性的α-淀粉酶,研究表明AmyP有优异的对不同的有毒化合物的天然抗性,这使得AmyP有望应用在一些苛刻的工业生产环境中。又对AmyP的淀粉结合结构域进行了家族分类和功能鉴定,为AmyP的独有的生淀粉降解特性做出了解释。

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