土壤微生物来源的β-内酰胺酶基因的生物信息学分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

β-内酰胺类抗生素目前临床上使用最为广泛的一类广谱抗菌化疗药物^[1],该类药物广泛的使用，使细菌产生了对其抗药性。细菌耐受该药物的主要机制之一为产生β-内酰胺酶^[2],β-内酰胺酶可以水解特定的β-内酰胺环^[3]，使该类抗生素失去作用。本实验所用基因为mqcef-937基因，其为土壤宏基因组文库里经头孢菌素筛选到的一个耐药基因，属于β-内酰胺酶基因。

抗生素的使用促进了抗药菌株之间的遗传信息交流，促进了许多新的抗药基因的产生，这些新产生的抗药基因并没有与之匹配的信息，以及这些基因所编码的蛋白质的理化性质及结构无从知晓，因此本实验的研究目的在于对耐药基因进行同源性分析，寻找其可能的族群，并对蛋白质理化性质和结构进行研究

2. 研究的基本内容和问题

研究的目标、内容

本论文利用抗药基因mqcef-937作为研究对象，其主要研究内容如下：

1.利用vect nti、mega软件寻找其起始密码子，并将其氨基酸序列与已知基因对应的氨基酸保守序列进行对比，构建进化树，寻找同源关系及确定其分类。

3. 研究的方法与方案

研究方法

1mqcef-937的保守位点预测经genebank数据库比对分析，mqcef-937编码氨基酸与已知β-内酰胺酶序列同源性最高仅为，推测属于a类β-内酰胺酶。因此，从genebank数据库中下载18个常见a类β-内酰胺酶序列（tla-1、veb-1、per-1、tem-1、ctx-m-1、arl-1、bro-1、fona-1、carb-1、ter-1、swd-1、kluc-1、oxy-1-1、shv-1、kpc-2、pse-1、pme-1、ast-1），利用mega6.0软件进行多序列比对，并对mqcef-937和常见a类β-内酰胺酶进行氨基酸保守序列分析。

2mqcef-937系统进化树构建利用meag6.0将mqcef-937氨基酸序列与其他a类β-内酰胺酶基因对应的氨基酸序列对比保存meg文件并建立系统进化树。利用mega6.0软件中clustalw工具对mqcef-937和其他18个a类β-内酰胺酶氨基酸序列进行多序列比对，并用邻接法（neighb-joining）构建系统进化树，设置bootstrap进行1000次抽样，其它参数为默认值。

4. 研究创新点

抗生素的使用促进了耐药性细菌之间的物质交换，耐药菌不断产生新型抗药基因，本实验所用mqcef-937基因即为利用头孢菌素筛选出的新型抗药基因。并且通过以生物信息学为基础的各类软件和工具，对该基因进行归类，并推测出该基因对应蛋白质可能的结构及其理化性质

5. 研究计划与进展

1研究计划

1.咨询老师并查阅文献分析课题、选用合适的方法、设计实验方案