一种Akkermansia muciniphila源UDP-葡萄糖脱氢酶的酶学特性研究开题报告

 2022-01-26 10:54:42

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

本课题主要以糖生物学和糖组学研究为背景。

糖生物学是近二十余年来生物化学领域发展最为迅速的学科之一,这一概念最早由牛津大学德威克教授提出。

作为生命体内最重要的三种化学物质(糖,蛋白质,核酸)之一,糖分子参与构成了大量蛋白质的修饰组分,并以糖蛋白的形式在细胞结构,细胞分化,信号转导,细胞免疫和细胞识别等生理代谢方面发挥重要的作用,而糖生物学的主要内容则是研究生物体内糖的生化结构与性质、糖蛋白中糖分子的作用与功能及糖与蛋白质之间的相互作用等。

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2. 研究的基本内容和问题

当前,用生物酶工程技术合成糖链是糖科学领域最热门的研究课题之一,受限于底物产品UDP-GlcA产量过低,成本太高等因素,核苷酸糖的合成研究尚处于起步阶段,仅有屈指可数的寡糖化合物合成研究成果被发表,且都在小规模的生产水平。

因此,在这一研究方向里,核苷酸糖的酶法合成便成为最关键的突破口,而UDP-GlcA的合成依赖于酶蛋白UGD对底物UDP-Glu的转化作用,本课题拟针对UDP-GlcA的有效酶法合成为目的,以生物信息学、基因克隆、蛋白质表达,酶的分析鉴定等现代分子生物学和生物化学技术手段,寻找和开发更好更有应用价值的UGD酶基因,并对其生化特征如酶活力指标、底物特异性、金属离子对酶活的影响、竞争剂和抑制剂对酶活的影响等进行鉴定,同时尝试将其应用于UDP-GlcA的合成反应中去,并对其反应条件进行初步摸索和优化。

3. 研究的方法与方案

1、 研究材料:微生物菌种am(akkermansia muciniphila) 2、方法和手段:(1)从kegg,ncbi等数据库中查找udp-glca的生物合成通路,并找到ugd的基因序列,该微生物菌种akkermansia muciniphila的基因组序列,进而通过同源比对搜索的方法找到amugd。

(2)提取该微生物的基因组dna,用pcr技术扩增amugd并构建其原核蛋白表达载体,经测序验证序列无误后,在大肠杆菌中进行蛋白质表达及纯化。

(3)对经原核表达并纯化后的amugd蛋白进行各项生化指标的分析,如sds-page蛋白电泳分析,酶活力及km值的鉴定,酶的最适温度、ph范围的检测等。

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4. 研究创新点

1、首次克隆、表达和鉴定了Akkermansia muciniphila源UDP-葡萄糖脱氢酶。

2、首次以糖生物工程应用视角对UDP-葡萄糖脱氢酶进行发掘和研究。

5. 研究计划与进展

2016年2月研究对象的基因克隆、载体构建(目的基因导入质粒)、目的基因扩增、测序(质粒导入大肠杆菌) 2016年3月蛋白表达、纯化 2016年4月酶学特性分析,整理资料和数据,撰写研究报告,准备课题验收

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