藻胆蛋白生物合成代谢优化及蛋白质工程研究

摘要

藻胆体(phycobilisome)是存在于蓝藻和红藻中的一类捕光蛋白复合物,它由藻胆蛋白(phycobiliprotein)和连接蛋白组成。藻胆蛋白由藻胆色素(phycobilin)与相应的脱辅基蛋白中保守性半胱氨酸的巯基以硫醚键共价结合而成。藻胆蛋白是一类结构相似的色素蛋白。根据它们的吸收光谱,藻胆蛋白可分为藻蓝蛋白(phycocyanin,简称PC)、藻红蛋白(phycoerythrin,简称PE)和别藻蓝蛋白(allophycocyanin,简称 APC),在某些没有藻红蛋白而具有异形胞的蓝藻中,还有藻红蓝蛋白(phycoerythrocyanin,简称PEC)。
　　对蓝藻藻红蛋白的研究是基于藻蓝蛋白的基础上。本实验室已经发现,来自鱼腥藻PCC7120编码为alr0617的藻胆蛋白裂合酶能催化藻蓝蛋白B亚基84位半胱氨酸色素结合位点与藻蓝胆素PCB的共价偶联,被命名为CpeS1。通过大肠杆菌体内重组发现,它也能催化藻红蛋白脱辅基蛋白与藻红胆素(PEB)的共价偶联。但产率很低,不利于色素蛋白的提取。在改善表达条件后,重组蛋白荧光活性得到了显著提高。特别是改善了培养基条件和表达温度,这对荧光产率的提高起到了关键的作用。表达条件的改善为以后的进一步体内重组创造了良好的条件,也深化了对基因的表达和蛋白重组的认识。而在和其它各种裂合酶的催化活性进行了比较后发现,只有CpeS1具有较好的荧光活性,其它裂合酶基本没有荧光活性。
　　通过酶切位点的转换,成功构建质粒pCOETDuet-cpeB(C80S,C165S),为实验室的进一步实验提供基础。
　　本实验室已经通过大肠杆菌体内重组的方法产生具有正确构象的藻蓝蛋白PCB-CpcB,通过实验发现,在同样的裂合酶CpeS1的作用下,也能通过大肠杆菌体内重组结合藻红胆素产生具有正确构象的色素蛋白PEB-CpcB,并且与PCB-CpcB相比,具有更好的荧光产率,这为合成新型的藻胆蛋白荧光探针提供了途径。

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1 前 言

1.1 藻胆体和藻胆蛋白

1.2 藻胆蛋白的光谱性质

1.3 PEC、CPC和APC能量传递方式

1.4 藻胆蛋白的光谱特性与它的结构和功能的关系

1.5 藻胆色素

1.6 藻胆蛋白裂合酶的研究现状

1.7 研究意义及展望

2 眉藻PCC7601藻红蛋白体内重组

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果与讨论

2.4 小结

3 眉藻PCC7601cpeB(C80S,C165S)连接在pCOETDuet载

3.1 引言

3.2 材料与仪器

3.3 实验过程

3.4 实验结果

3.5 小结

4 层理鞭枝藻PCC7603藻蓝蛋白?亚基脱辅基蛋白结合PEB

4.1 引言

4.2 实验材料与仪器

4.3 实验过程

4.4 实验结果

4.5 小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间申请的专利

附录2 缩略词（Abbreviation）