四氢嘧啶羟化酶的表达纯化及结构解析
本文选题:四氢嘧啶及5-羟基四氢嘧啶 + 四氢嘧啶羟化酶 ; 参考:《天津科技大学》2015年硕士论文
【摘要】:四氢嘧啶及5-羟基四氢嘧啶在精细化工、生物医药、生物制造及生产、环保等领域有广泛的用途及应用前景。四氢嘧啶羟化酶能以Fe2+为辅因子、α-酮戊二酸为辅底物,催化四氢嘧啶转化为5-羟基四氢嘧啶,是微生物发酵生产5-羟基四氢嘧啶过程中的关键酶。蛋白质晶体学利用X射线衍射技术对蛋白质的结构进行解析,使我们从原子角度了解蛋白质的结构信息,结合蛋白质的功能特性,确定在实际催化过程中的功能基团及其作用方式,为定向改造提供重要信息。本文以Bacillus pseudofirmus OF4菌株中的四氢嘧啶羟化酶EctD为研究对象,从其表达、纯化以及结晶等方面展开深入研究。利用基因工程技术成功构建了重组表达质粒EctD-pET-22b (+),并在E. coli BL21 (DE3)实现了高效可溶性表达,经Ni-NTA亲和层析、SuperdexTM20010/300 GL分子筛层析、Resource Q离子交换层析纯化过程后,得到纯度大于95%的目的蛋白。利用商业结晶试剂盒通过悬滴和坐滴气象扩散法对目的蛋白的结晶条件进行筛选。通过进一步结晶条件优化,在0.2 mol/L MgCl2,0.1 mol/L BIS-TRIS (pH 6.5),25% (g/mL) PEG 3,350,目的蛋白浓度为6.5 mg/ml结晶条件,运用坐滴气象扩散法下获得了高分辨率的目的蛋白晶体样本。最终收集到分辨率为2.40A的EctD晶体的衍射数据,数据处理结果显示:EctD晶体属于三斜晶系,空间群为P1晶胞参数为a=45.183 A, b=58.871 A, c= 68.812A, a=77.478°, p=86.034°, 7=66.966°。采用原子置换法(MR),成功解析了EctD的三维结构。一个晶胞由两个蛋白质分子组成,每个单体由9个α螺旋和9个β折叠通过转角结构和loop结构链接形成。EctD晶体结构的解析为我们深入理解四氢嘧啶羟化酶的酶结构和生物学功能提供重要的指导信息。另外,针对该蛋白与辅底物α-酮戊二酸及底物四氢嘧啶的复合物结晶工作在进一步进行中,其中EctD与α-酮戊二酸复合物晶体X-射线衍射分辨率达到3.50A,复合物晶体尚需进一步优化。
[Abstract]:Tetrahydropyrimidine and 5-hydroxytetrahydropyrimidine are widely used and applied in fine chemical industry, biomedicine, biological manufacture and production, environmental protection and so on. Tetrahydropyrimidine hydroxylase can catalyze the conversion of tetrahydropyrimidine to 5-hydroxy tetrahydropyrimidine by using Fe _ 2 as cofactor and 伪 -ketoglutaric acid as coagent, which is the key enzyme in the production of 5-hydroxytetrahydropyrimidine by microbial fermentation. Protein crystallography uses X-ray diffraction to analyze the structure of proteins, which enables us to understand the structural information of proteins from an atomic point of view and to combine the functional properties of proteins. The functional groups and their action modes in the actual catalytic process are determined to provide important information for directional transformation. In this paper, the tetrahydropyrimidine hydroxylase EctD from Bacillus pseudofirmus OF4 was used as the research object, and its expression, purification and crystallization were studied. The recombinant expression plasmid EctD-pET-22b was successfully constructed by genetic engineering technique and expressed in E. coli BL21 / DE3. The recombinant plasmid was purified by Ni-NTA affinity chromatography and SuperdexTM20010 / 300GL molecular sieve chromatography with Resource Q ion exchange chromatography. The purity of the target protein was more than 95%. The commercial crystallization kit was used to screen the crystallization conditions of the target protein by the method of droplet and droplet meteorological diffusion. By optimizing the crystallization conditions, the high resolution target protein crystal samples were obtained under the conditions of 0.2 mol / L MgCl _ 2 O _ 1 0.1 mol / L BIS-TRIS pH 6.5% g 路mL ~ (-1) PEG _ (3) O _ (350) and the target protein concentration of 6.5 mg/ml. Finally, the diffraction data of EctD crystal with a resolution of 2.40A were collected. The data processing results show that the crystal belongs to the triclinic system, and the space group is: P1 unit cell parameter (AH45.183 A), BX (58.871 A), c = 68.812A, av 77.478 掳, ptd 86.034 掳, 76.966 掳. The 3D structure of EctD was successfully analyzed by atom replacement method. A unit cell is made up of two protein molecules, The analysis of the crystal structure of .EctD formed by 9 伪 helix and 9 尾 folds of each monomer through angular structure and loop structure provides important guidance information for us to deeply understand the enzyme structure and biological function of tetrahydropyrimidine hydroxylase. In addition, the complex crystallization of the protein with substrates 伪 -ketoglutaric acid and substrate-tetrahydropyrimidine is in progress. The X-ray diffraction resolution of EctD and 伪 -ketoglutaric acid complex crystals is 3.50A, and the complex crystals need to be further optimized.
【学位授予单位】:天津科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:Q814
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 郑昕;马虹;阎喜文;张苓花;;Halomonas venusta DSM4743渗透压冲击下四氢嘧啶合成与释放[J];微生物学通报;2010年07期
2 郎亚军;任亚男;柏林;张苓花;;Cobetia marina CICC10367渗透压冲击下羟基四氢嘧啶的合成及释放[J];微生物学报;2009年12期
3 朱道辰;刘杏荣;;相容性溶质四氢嘧啶及其羟基化衍生物的研究进展[J];中国生物工程杂志;2011年02期
4 徐蕊;张苓花;;四氢嘧啶吸收缺陷突变株高效制备四氢嘧啶[J];微生物学报;2012年05期
5 刘建;李丹丹;杨芳;芮昊晨;沈国平;刘德立;朱德锐;;一株积聚四氢嘧啶的青海湖盐单胞菌的分离及特性[J];应用与环境生物学报;2012年06期
6 金城;;一株可用于四氢嘧啶制备的中度嗜盐菌[J];微生物学通报;2010年07期
7 张薇;魏海雷;高洪文;黄国和;;中度嗜盐菌四氢嘧啶合成基因的克隆与功能分析[J];生物工程学报;2008年03期
8 魏胜华;赵永利;余俊;方锦;;四氢嘧啶提高中性蛋白酶热稳定性的研究[J];安徽农业科学;2009年22期
9 李岩;董雷;王磊;方福瑾;何敏;曹中莹;梁媛;唐蜀昆;李文均;;极端耐盐放线菌白色普氏菌YIM 90005~T四氢嘧啶及5-羟基四氢嘧啶合成相关基因的克隆[J];微生物学报;2011年05期
10 何健,汪婷,孙纪全,顾立锋,李顺鹏;以四氢嘧啶为主要相容性溶质的中度嗜盐菌I15的分离和特性研究[J];微生物学报;2005年06期
相关会议论文 前2条
1 张博;杨苏声;;喜盐涅斯捷连科氏菌ectABC基因的克隆及其对苜蓿中华根瘤菌的渗透保护作用[A];中国微生物学会《第二届全国农业微生物研究及产业化研讨会》和《第十一届全国杀虫微生物学术研讨会》暨《湖北省暨武汉市微生物学会和内蒙古微生物学会2008年会》论文摘要[C];2008年
2 杨亮茹;肖咏梅;魏栋;袁金伟;买文鹏;毛璞;;不同基团桥联四氢嘧啶二摀盐的合成及表征[A];中国化学会第28届学术年会第6分会场摘要集[C];2012年
相关博士学位论文 前3条
1 何健;甜菜碱和四氢嘧啶提高Pseudomonas putida KT2440耐盐性的分子机理研究[D];南京农业大学;2005年
2 朱德锐;青海湖嗜盐菌多样性与四氢嘧啶的生物合成机制研究[D];华中师范大学;2014年
3 赵百锁;达坂喜盐芽孢杆菌D-8~T四氢嘧啶合成基因的克隆、功能表达和谷氨酰胺转运蛋白基因的克隆[D];中国农业大学;2005年
相关硕士学位论文 前10条
1 刘建;青海湖盐单胞菌的分离及四氢嘧啶合成基因簇的克隆表达[D];华中师范大学;2013年
2 陶萍;中度嗜盐菌Virgibacillus halodenitrificans PDB-F2合成转运四氢嘧啶和羟基四氢嘧啶机制[D];华东理工大学;2016年
3 高波;吉兰泰盐湖土壤中嗜盐碱放线菌的分离鉴定及四氢嘧啶工程菌株的构建[D];西北农林科技大学;2016年
4 杨江丽;四氢嘧啶羟化酶的表达纯化及结构解析[D];天津科技大学;2015年
5 龚皎;大肠杆菌中四氢嘧啶合成通路的构建及优化[D];兰州大学;2012年
6 徐蕊;四氢嘧啶合成工程菌株构建[D];大连海事大学;2012年
7 闫喜文;四氢嘧啶制备技术研究[D];大连海事大学;2011年
8 傅英楠;南极深海底泥中性嗜盐菌Chromhalobacter sp.NJS-2四氢嘧啶生物合成基因ectABC的克隆表达及四氢嘧啶生物学功能初步研究[D];厦门大学;2008年
9 陈志亮;南极中度嗜盐菌盐单胞菌Nj223四氢嘧啶生物合成基因ectABC的克隆及其功能初步研究[D];厦门大学;2007年
10 姜蔚宇;中度嗜盐菌Halomonas sp. TA-4产四氢嘧啶发酵条件的优化及四氢嘧啶生物学功能初探[D];厦门大学;2007年
,本文编号:2036878
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/2036878.html