1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
1.1研究意义及应用前景:l-半胱氨酸脱巯基酶(l -cysteine desulfhydrase lcd ec 2.8.1.7)[1] 又称l-半胱氨酸脱硫酶(l-cysteine desulfurase)可以将特异性地将l-半胱氨酸分解为丙酮酸、h2s和nh3[2],迄今为止已经在包括大肠杆菌等多种生物中发现[3],在植物中主要参与硫的代谢[4],而在微生物利用[5]dl.2一氨基一△2.噻唑啉一4.羧酸(dl.2.alilino一△2一Ⅱliazonne.4一camxvlic acid,dl.atc) 生产l-半胱氨酸的途径中,l-半胱氨酸脱巯基酶的存在会降低产物的积累,影响产量。
同时由于我国国情,现阶段生产半胱氨酸主要依靠毛发水解,这种方式生产的半胱氨酸成分复杂,且污染较大[6] 因此对这一酶的研究具有一定现实意义。
此外l-半胱氨酸脱巯基酶还可应用于d,l-半胱氨酸的拆分,特异性分解l型而保留d型,后者是一种重要的医药中间体[7]1.2国内外研究状况:l-半胱氨酸脱巯基酶的相关基因已经在包括大肠杆菌[8]酿酒酵母[9]拟南芥[9]蓝藻[10]等生物中获得广泛研究,这一定程度上暗示了这种基因在生物界中的普遍性,其应用也获得了一定程度的突破,如杜军等利用细菌源l-半胱氨酸脱巯基酶成功进行了d,l-半胱氨酸的拆分,但依然存在回收率低等问题[11],可以预见在今后的一段时间中对l-半胱氨酸脱巯基酶在生化途径和工业应用的研究还将持续。
2. 研究的基本内容和问题
二、研究的目标、内容和拟解决的关键问题2.1研究目标:1 对源自放线菌的l-半胱氨酸脱巯基酶基因进行克隆后利用其他宿主和载体进行异源表达,以期获得稳定,充足的重组蛋白2进行酶学性质等的研究,为对其进行进一步深入研究,应用等打好基础。
2.2研究内容:主要包括目的基因的克隆,构建合适的扩增和表达载体,选用合适的宿主,确定重组菌的培养、诱导条件以及重组蛋白的分离,纯化方法,研究其最适反应温度、ph、温度稳定性、ph稳定性、抑制剂等相关酶学性质。
2.3拟解决的问题:1 重组蛋白的异源表达 主要包括表达量过少或不表达,以包涵体等无活性形式表达等 拟尝试构建不同遗传特性的载体 使用不同的表达系统(宿主) 必要时进行包涵体复性。
3. 研究的方法与方案
三、研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法:链式聚合酶反应(pcr)技术质粒及总dna的提取dna凝胶电泳基因表达dna的限制性酶切与酶连反应细胞破碎等3.1技术路线:lcd基因的克隆和载体构建在合适的宿主中表达重组蛋白细胞破碎测活 sds-page检测酶学性质研究3.2实验方案:实验方案:对目标基因进行特异性扩增,加入适当的内切酶位点后连接入合适的载体,首先应与t载体连接后方便测序,确保所得基因的特异性,然后与适当表达载体(如pet载体)连接,导入适当的宿主菌中(如大肠杆菌),保证其在宿主菌内正常增值、表达。
通过超声破碎后离心收集上清为粗酶液,利用sdspage和直接测活检验其表达情况,根据表达情况设置系列温度梯度和ph梯度等研究其最适温度、ph;温度、ph稳定性,抑制剂等酶学性质。
3.3可行性分析:目前目的蛋白的异源表达技术相对成熟,且放线菌与最常用的表达系统,大肠杆菌表达系统同为原核生物,且已经成功表达的案例不在少数,成功实现异源表达的障碍较少,细胞破碎技术,酶学性质的研究方法也已相当成熟,有条件完成该研究。
4. 研究创新点
LCD酶的相关研究在植物和微生物的细菌中开展较为普遍,主要是由于其处在植物细菌中硫、氨基酸代谢的重要地位,但在放线菌中无论是对响应代谢途径还是这单一酶的研究相对少见。
5. 研究计划与进展
五、研究计划及预期进展1 LCD基因的克隆与构建表达载体(2014 8-2014-9)2 在宿主细胞中的成功表达(2014 10-2014 11)3 获取粗酶液并对其表达情况进行检测(2014 11-2014 12)4 利用粗酶液进行相关酶学性质的研究获得数据(2014 12)
