假单胞菌中假定醛氧化酶的功能鉴定开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

木质纤维素作为全球储存量最大的可再生生物质能源,用来生产可再生生物质资源是解决当前全球能源危机和环境危机的必由之路。

木质纤维素生物质的预处理过程中会生成副产物呋喃醛,主要代表为糠醛和5-羟甲基糠醛(HMF),其对微生物的生长,发酵起到了抑制作用。

恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)是一类常见的对有机溶剂及杂环类有害物质具有高耐受性的菌株,前期实验发现其具有氧化呋喃醛类物质为毒性较低的呋喃酸类物质的潜力。

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2. 国内外研究现状分析

2.1 呋喃醛的研究背景呋喃醛类抑制物主要指糠醛和HMF,二者一般分别由预处理过程中木糖和葡萄糖的脱水反应制备而来,其中糠醛由预处理过程中的五碳糖过度脱水产生的,而HMF来自六碳糖的过度降解。

HMF位居美国能源部宣布的TOP 10+4平台化合物之列,是一个重要的生物基平台化合物。

呋喃醛类抑制物在所有抑制物中含量最高,毒性最强,而且在抑制反应的过程中可与其他种类的抑制物协同抑制反应。

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3. 研究的基本内容与计划

3.1 研究内容1. AoABC的基因组和生物信息学分析筛选出对HMF具有高耐受性的菌株,优化催化条件来进行全细胞有氧催化实验,实现HMF的高值转化。

2. 不同培养条件下AoABC的转录水平分析3. AoABC的分子伴侣寻找4. AoABC的胞内胞外功能鉴定(1)体外验证:通过qPCR来推测假定的基因AOABC及分子伴侣xdhC-1, xdhC-2,xdhC-3及克隆表达AoABC并对呋喃醛类抑制物进行酶活测定。

(2)体内验证:进一步对AOABC, xdhC-1, xdhC-2,xdhC-3进行基因敲除实验来验证对呋喃醛氧化起主要及次要作用的基因及分子伴侣。

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4. 研究创新点

目前对HMF氧化生成HMFCA的报道较少,生物催化HMF高值化处于初步研究阶段,本文筛选出的菌株可在高浓度的情况下将HMF完全氧化为HMFCA,具有一个接近100%的转化率及得率。

目前,从HMF出发制备其氧化对于来源于常见的黄嘌呤氧化还原酶家族的醛氧化酶,目前对呋喃醛类物质的氧化研究不多,本文则主要研究了来源于恶臭假单胞菌内的醛氧化酶在氧化呋喃醛方面的机制。

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