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集胞藻PCC6803中基因slr2049功能的初步研究

作　者: 宋秋实
导　师: 陈思礼
学　校: 中南民族大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 色素裂合酶藻蓝蛋白-β亚基体内重组定点突变
分类号: Q943.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

藻胆蛋白是存在于蓝藻、红藻和隐藻中的一类结构相似的捕光色素蛋白,藻蓝蛋白是其中的一种,由此可见,藻胆蛋白在藻的光合作用过程中起着至关重要的作用。目前,我国的水环境富营养化情况严重,而造成这一现象,很多藻类都有不可脱卸的责任;另外,现在有很多研究表明藻胆蛋白也极具商业价值。因此,研究清楚藻胆蛋白的合成过程不仅对水环境的保护和改善有着十分重要的意义,并且能够带来不小的经济效益。藻胆蛋白是由藻胆色素与相应的脱辅基蛋白以硫醚键共价结合而成。在体内,藻胆蛋白生物合成的最后一步,藻胆色素与脱辅基藻胆蛋白的正确连接一般都需要特异的裂合酶来催化完成。最早被发现和研究的藻胆蛋白裂合酶基因cpcE和cpcF是在聚球藻Synechococcus sp. PCC7002存在的,而这两个基因在不同的藻种间有比较高的同源性。近些年有很多与蓝藻中色素裂合酶基因相关的报道,例如,2006年,Zhao等在鱼腥藻Anabaena sp. PCC 7120中发现了一种色素裂合酶基因cpeS (编号为alr0617),该基因编码的色素裂合酶CpeS可以催化藻蓝胆素(PCB)连接到藻蓝蛋白或者藻红蓝蛋白的β亚基Cys-84位点上。本实验通过同源分析软件在集胞藻Synechocystis sp. PCC 6803中找到了与cpeS同源性较高的基因,编号为slr2049。为了研究该基因所编码蛋白是否具有与其同源蛋白CpeS具有相同或者相似的功能,从集胞藻Synechocystis sp. PCC 6803的全基因组中克隆出能够在大肠杆菌中合成具有荧光性的藻蓝蛋白β-亚基的3个相关基因:血红素加氧酶1基因(ho1),藻蓝素铁氧还蛋白还原酶基因(pcyA)以及脱辅基蛋白β亚基基因(cpcB)。构建了表达质粒pCDF-cpcB-slr2049和pET-ho1-pcyA,然后在大肠杆菌BL21体内对PCB和藻蓝蛋白-β亚基进行了异源体内重组,并对重组产物进行了光谱测定。SDS-PAGE和光谱测定的实验结果表明,基因slr2049所编码的蛋白具有色素裂合酶的作用。另外,为了进一步研究基因slr2049编码蛋白的功能,本实验还对该基因进行了定点突变,构建了两个突变体slr2049(W14L)和slr2049(Y132S)。同样将这两个突变体进行异源体内重组,对重组产物进行了光谱测定。SDS-PAGE和光谱测定的实验结果表明,突变体Slr2049(W14L)仍具有催化活性,但是其催化能力很低;Slr2049(Y132S)的催化活性相对而言降低的较少。由此可推断,该蛋白的第14位色氨酸对其催化能力有积极作用,而第132位的酪氨酸对其催化能力没有很大的影响。

集胞藻PCC6803中基因slr2049功能的初步研究

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