丙酰辅酶A转移酶的原核表达、纯化和晶体学研究

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丙酸梭菌(Clostridium propionicum)是1946年从旧金山海湾的污泥中分离出来的梭状芽孢杆菌。该菌是革兰氏阳性厌氧菌。它主要是以α-丙氨酸或β-丙氨酸为碳源和氮源,经过一系列的反应,最终代谢产生乙酸、丙酸和二氧化碳。丙酸梭菌体内存在着特殊的代谢途径即非随机化的代谢途径。在这个代谢途径中,如果抑制丙烯酰辅酶 A脱氢酶的催化活性,丙烯酰辅酶 A则不能转化成丙酸辅酶A,而是在乳酰辅酶A脱水酶的催化下生成丙烯酸,结果就导致少量丙烯酸的积累。因此,很多人把丙酸梭菌作为丙烯酸生物合成中重要的菌株来研究。  丙酰辅酶A转移酶(Propionate CoA-transferase)是丙酸梭菌代谢过程中催化最后一步反应的酶。该酶将丙酰辅酶 A催化生成丙酸,同时,该酶也能催化乳酰辅酶 A转变成乳酸,参与丙烯酸合成途径。后也有报道利用改造的丙酰辅酶 A转移酶合成聚乳酸。目前,辅酶 A转移酶家族已经有很多的成员的结构已经解析,但目前还没有关于该酶的结构报道。因此我们的研究意义在于解析该酶的晶体结构并研究该酶的功能。  在本课题中,我们首先使用 PCR技术扩增丙酸梭菌的丙酰辅酶 A转移酶基因,然后将该基因构建到 pET-22b(+)质粒载体上,将重组质粒转入大肠杆菌原核表达系统中进行该蛋白表达。接着将收集到的菌液破碎离心后进行蛋白纯化。纯化方法主要为镍离子亲和层析和凝胶过滤层析法。先利用镍离子亲和层析色谱进行初步纯化,然后使用?KTA FPLC和凝胶过滤层析技术进一步纯化,最终获得高纯度均一稳定的蛋白。  对该蛋白,我们首先做了酶活性检测。该酶活性检测是根据Ellman反应进行的,检测出最终产物在412 nm有光吸收,表明该蛋白具有活性。之后我们用商业结晶试剂盒对蛋白进行晶体的初步筛选,获得目的蛋白晶体后,用格栅法和商业晶体添加剂试剂盒等进一步优化晶体,提高晶体质量。同时,我们也尝试了进行pct蛋白与其底物的复合物结晶试验,目前晶体还在优化中。  本实验已经初步确定了 Pct蛋白的纯化和结晶条件,为晶体进一步优化与蛋白结构解析奠定了基础,为我们理解其生物学功能提供了重要信息。图21幅,表17个,参考文献50篇。
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