藻蓝胆素的制备及其作为光敏剂的初步研究
发布时间：2021-09-05 02:39
藻蓝胆素（Phycocyanobilin,PCB）是蓝藻、红藻及部分隐藻中的一种线性四吡咯结构的天然色素,具有特殊的光学性质及良好的抗氧化活性,在光能的吸收和传递、抑制氧化损伤及光遗传学等方面发挥着重要的作用,在作为光敏剂的开发方面具有可观的前景。在天然藻类中,存在着PCB、叶绿素、叶黄素等多种光合色素。其他光合色素的存在使得从藻类中分离纯化PCB的工艺变得复杂。本文研究了两种PCB的制备方法:一种是通过重组大肠杆菌发酵制备PCB,另一种是从藻类天然产物藻蓝蛋白（Phycocyanin,PC）中提取PCB,并对两种PCB产物进行了光谱性质的比较。其次,对PCB作为光敏剂用于光动力治疗的可能性进行了初步的验证。结论如下:（1）本文使用重组质粒pET-28a-hox1-pcyA构建并筛选出一株能够稳定表达PCB的重组大肠杆菌“EP-1”,并分别通过响应面优化、液相-质谱联用（LC-MS）及光谱分析的方法来提高重组表达PCB的产量及分析制备的PCB的纯度及光谱性质。结果显示:当发酵液培养4.6 h时,加入4 mmol/L的乳糖作为诱导剂,25℃诱导表达13.6 h后,发酵液中PCB的浓度约为...
【文章来源】：烟台大学山东省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
血红素在HO1的氧化作用下形成胆绿素示意图[26]
藻胆素之间的转化[15]
烟台大学硕士学位论文51.2.2藻蓝胆素的生物合成PCB是一种蓝色的藻胆素，存在于蓝藻、红藻及部分隐藻中，是蓝藻光敏色素发色团的直接前体[10,35]。在蓝藻中，HO1和PcyA是通过两步酶反应合成PCB的两个关键酶[36,37]。在PCB的生物合成过程中，HO1和PcyA分别与血红素及BV分子形成稳定的复合物[31]。HO1催化血红素产生BV，该过程伴随着3个氧的参与、7个电子的得失及Fe3+和一氧化碳（CO）的释放[13,38,39]。该过程中，血红素既作为反应底物，又起到传递电子的作用[26]。血红素被氧化成BV后，PcyA诱导BV形成PCB，铁氧还蛋白（Fd）为HO1和PcyA提供反应过程所需的电子[31]。PcyA是FDBR家族的一员，它既不需要辅因子，也不需要金属，利用铁还蛋白（Fd）的四个电子通过两个连续反应还原BV，生成PCB[40]。第一步是还原BV的D环的乙烯基，生成181，182二氢胆绿素（181，182-DHBV），第二步是将181，182-DHBV的A环还原为PCB，每一步需要两个电子和两个氢的参与（图1-3）[26,37,41]。为了实现这些顺序还原，PcyA必须具有允许区分BV的A-环和D-环并控制反应序列的分子结构[40]。此外，低温电子顺磁共振光谱表明，在PcyA反应过程中会产生一个有机自由基[42]。许多在催化过程中产生有机自由基中间体的酶具有金属和/或有机辅助因子，它们介导单电子从还原剂转移到底物[43]。但是，PcyA对金属或有机辅因子没有这种依赖性，表明PcyA属于一类新的自由基酶[37]。图1-3BV在PcyA的还原作用下形成PCB的示意图[26]Fig1-3SchematicofBVisreducedintoPCBwithPcyA
【参考文献】：
期刊论文
[1]重组别藻蓝蛋白三聚体结构与功能[J]. 李文军,蒲洋,牛壮,薛春岭,秦松. 科学通报. 2017(16)
[2]藻胆蛋白在大肠杆菌中的重组表达及其光谱学性质与抗氧化活性研究[J]. 朱晓文,陈华新,齐宏涛,姜鹏,李富超,李荣贵. 现代食品科技. 2017(07)
[3]新型光敏剂藻红蛋白在肿瘤光动力治疗中的研究进展[J]. 庄严,谭慧心,董彦宏,关文辉,张鲲,徐健. 北京联合大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]Phycocyanobilin accelerates liver regeneration and reduces mortality rate in carbon tetrachloride-induced liver injury mice[J]. Jie Liu,Qing-Yu Zhang,Li-Ming Yu,Bin Liu,Ming-Yi Li,Run-Zhi Zhu. World Journal of Gastroenterology. 2015(18)
[5]响应面法优化重组大肠杆菌生物合成别藻蓝蛋白（holo-apcA）的发酵条件[J]. 周孙林,陈华新,姜鹏,李富超,唐东山. 海洋科学. 2015(04)
[6]重组蓝细菌藻蓝蛋白RpcA共价偶联多种藻胆色素[J]. 伍贤军,邓明刚,赵开弘,周明. 华中师范大学学报(自然科学版). 2012(05)
[7]具荧光活性的节旋藻藻蓝蛋白α亚基在大肠杆菌中的重组表达[J]. 衣俊杰,臧晓南,张学成,袁定阳,赵炳然,唐俐. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2011(05)
[8]藻蓝蛋白-光动力疗法治疗小鼠HeLa细胞瘤的免疫和凋亡机制研究[J]. 李冰,褚现明,高美华. 中国激光医学杂志. 2011(01)
[9]两种藻胆蛋白对人肝癌SMMC-7721细胞的光动力体外杀伤效应[J]. 王源,蔡春尔,李柏林,刘承初,何培民. 生物工程学报. 2009(09)
[10]极大螺旋藻藻蓝蛋白基因在巴斯德毕赤酵母X-33中表达的研究[J]. 于平,岑沛霖,励建荣,张燕萍,秦松. 科技通报. 2004(01)
博士论文
[1]新型藻胆蛋白的制备及其在生物传感和染料敏化太阳能电池中的应用[D]. 李文军.中国科学院烟台海岸带研究所 2017
[2]蓝细菌光受体色素化及晶体结构研究[D]. 孙雅芳.华中农业大学 2014
[3]蓝藻色素蛋白的生物合成及应用研究[D]. 伍贤军.华中科技大学 2013
[4]蓝细菌光敏色素及藻红蛋白的生物合成研究[D]. 陈煜.华中科技大学 2012
硕士论文
[1]基因重组藻蓝胆素的组合生物合成及其代谢调控研究[D]. 吝晓君.中国石油大学(华东) 2017
[2]集胞藻PCC6803基因sll0853的初步研究[D]. 刘欣.中南民族大学 2012
[3]重组大肠杆菌高密度发酵研究[D]. 丁兰宝.江南大学 2008
本文编号：3384507
【文章来源】：烟台大学山东省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
血红素在HO1的氧化作用下形成胆绿素示意图[26]
藻胆素之间的转化[15]
烟台大学硕士学位论文51.2.2藻蓝胆素的生物合成PCB是一种蓝色的藻胆素，存在于蓝藻、红藻及部分隐藻中，是蓝藻光敏色素发色团的直接前体[10,35]。在蓝藻中，HO1和PcyA是通过两步酶反应合成PCB的两个关键酶[36,37]。在PCB的生物合成过程中，HO1和PcyA分别与血红素及BV分子形成稳定的复合物[31]。HO1催化血红素产生BV，该过程伴随着3个氧的参与、7个电子的得失及Fe3+和一氧化碳（CO）的释放[13,38,39]。该过程中，血红素既作为反应底物，又起到传递电子的作用[26]。血红素被氧化成BV后，PcyA诱导BV形成PCB，铁氧还蛋白（Fd）为HO1和PcyA提供反应过程所需的电子[31]。PcyA是FDBR家族的一员，它既不需要辅因子，也不需要金属，利用铁还蛋白（Fd）的四个电子通过两个连续反应还原BV，生成PCB[40]。第一步是还原BV的D环的乙烯基，生成181，182二氢胆绿素（181，182-DHBV），第二步是将181，182-DHBV的A环还原为PCB，每一步需要两个电子和两个氢的参与（图1-3）[26,37,41]。为了实现这些顺序还原，PcyA必须具有允许区分BV的A-环和D-环并控制反应序列的分子结构[40]。此外，低温电子顺磁共振光谱表明，在PcyA反应过程中会产生一个有机自由基[42]。许多在催化过程中产生有机自由基中间体的酶具有金属和/或有机辅助因子，它们介导单电子从还原剂转移到底物[43]。但是，PcyA对金属或有机辅因子没有这种依赖性，表明PcyA属于一类新的自由基酶[37]。图1-3BV在PcyA的还原作用下形成PCB的示意图[26]Fig1-3SchematicofBVisreducedintoPCBwithPcyA
【参考文献】：
期刊论文
[1]重组别藻蓝蛋白三聚体结构与功能[J]. 李文军,蒲洋,牛壮,薛春岭,秦松. 科学通报. 2017(16)
[2]藻胆蛋白在大肠杆菌中的重组表达及其光谱学性质与抗氧化活性研究[J]. 朱晓文,陈华新,齐宏涛,姜鹏,李富超,李荣贵. 现代食品科技. 2017(07)
[3]新型光敏剂藻红蛋白在肿瘤光动力治疗中的研究进展[J]. 庄严,谭慧心,董彦宏,关文辉,张鲲,徐健. 北京联合大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]Phycocyanobilin accelerates liver regeneration and reduces mortality rate in carbon tetrachloride-induced liver injury mice[J]. Jie Liu,Qing-Yu Zhang,Li-Ming Yu,Bin Liu,Ming-Yi Li,Run-Zhi Zhu. World Journal of Gastroenterology. 2015(18)
[5]响应面法优化重组大肠杆菌生物合成别藻蓝蛋白（holo-apcA）的发酵条件[J]. 周孙林,陈华新,姜鹏,李富超,唐东山. 海洋科学. 2015(04)
[6]重组蓝细菌藻蓝蛋白RpcA共价偶联多种藻胆色素[J]. 伍贤军,邓明刚,赵开弘,周明. 华中师范大学学报(自然科学版). 2012(05)
[7]具荧光活性的节旋藻藻蓝蛋白α亚基在大肠杆菌中的重组表达[J]. 衣俊杰,臧晓南,张学成,袁定阳,赵炳然,唐俐. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2011(05)
[8]藻蓝蛋白-光动力疗法治疗小鼠HeLa细胞瘤的免疫和凋亡机制研究[J]. 李冰,褚现明,高美华. 中国激光医学杂志. 2011(01)
[9]两种藻胆蛋白对人肝癌SMMC-7721细胞的光动力体外杀伤效应[J]. 王源,蔡春尔,李柏林,刘承初,何培民. 生物工程学报. 2009(09)
[10]极大螺旋藻藻蓝蛋白基因在巴斯德毕赤酵母X-33中表达的研究[J]. 于平,岑沛霖,励建荣,张燕萍,秦松. 科技通报. 2004(01)
博士论文
[1]新型藻胆蛋白的制备及其在生物传感和染料敏化太阳能电池中的应用[D]. 李文军.中国科学院烟台海岸带研究所 2017
[2]蓝细菌光受体色素化及晶体结构研究[D]. 孙雅芳.华中农业大学 2014
[3]蓝藻色素蛋白的生物合成及应用研究[D]. 伍贤军.华中科技大学 2013
[4]蓝细菌光敏色素及藻红蛋白的生物合成研究[D]. 陈煜.华中科技大学 2012
硕士论文
[1]基因重组藻蓝胆素的组合生物合成及其代谢调控研究[D]. 吝晓君.中国石油大学(华东) 2017
[2]集胞藻PCC6803基因sll0853的初步研究[D]. 刘欣.中南民族大学 2012
[3]重组大肠杆菌高密度发酵研究[D]. 丁兰宝.江南大学 2008
本文编号：3384507
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3384507.html
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