黃嘌呤脫氫酶是嘌呤分解代謝途徑的關(guān)鍵酶,具有催化（次）黃嘌呤生成尿酸以及降解醛類化合物的作用,與氮同化、激素代謝、衰老及活性氧產(chǎn)生等過(guò)程相關(guān)。目前該酶及其編碼基因的功能研究主要集中動(dòng)植物上,而有關(guān)微生物黃嘌呤脫氫酶編碼基因（xdhABC）的功能,特別是在生物氧化脅迫反應(yīng)中功能的研究報(bào)道甚少。本研究以耐輻射異常球菌為研究對(duì)象,通過(guò)開(kāi)展xdhA突變株構(gòu)建、轉(zhuǎn)錄表達(dá)分析和分子互作等工作,研究該菌黃嘌呤脫氫酶編碼基因xdhA的功能,探討黃嘌呤脫氫酶基因在氧化脅迫反應(yīng)中的作用。主要研究進(jìn)展如下:1.生物信息學(xué)結(jié)果顯示,xdhABC基因位于同一操縱子。同源比較表明,XdhA蛋白與天藍(lán)色鏈霉菌黃嘌呤脫氫酶蛋白鐵硫結(jié)合亞基具有71%的相似性（58%Identities）,xdhA基因與xdhB、xdhC基因共同編碼功能性黃嘌呤脫氫酶。共轉(zhuǎn)錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)xdhA、xdhB、xdhC為一個(gè)共轉(zhuǎn)錄單元。2.為確定xdhABC基因產(chǎn)物具有黃嘌呤脫氫酶特性,本研究構(gòu)建了xdhA缺失突變株（（35）xdhA）。發(fā)現(xiàn)xdhA缺失并不影響菌株在正常培養(yǎng)條件下的生長(zhǎng);腺嘌呤或甲醛毒性實(shí)驗(yàn)表明xdhA缺失導(dǎo)致菌株對(duì)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Moco的生物合成途徑

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第一章緒論5圖1-2鉬酶三個(gè)家族的晶體結(jié)構(gòu)（LEIMKüHLERetal.,2016）Fig.1-2Crystalstructureofthreefamiliesofmolybdenases(LEIMKüHLERetal.,2016)（1）二甲亞砜還原酶家族二甲亞砜還原酶家族（DMSOR）存在于細(xì)菌和古菌中，在其活性位點(diǎn)包含一個(gè)具有整體化學(xué)計(jì)量的（Moco）2MoOX鉬中心。該鉬中心由2當(dāng)量的Moco輔因子，一個(gè)OXO基團(tuán)（在某些情況下是氫氧根）和一個(gè)額外的配體（X，絲氨酸、半胱氨酸、硒半胱氨酸殘基）組成（LEIMKüHLERetal.,2016）。這些酶大多催化氧原子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，少數(shù)可催化簡(jiǎn)單的脫氫或氧化還原反應(yīng)。大多數(shù)酶可在厭氧條件下作為末端還原酶，并以各自的輔因子在呼吸代謝中作為末端電子受體。類球紅細(xì)菌和莢膜紅細(xì)菌周質(zhì)的二甲亞砜還原酶（DMSOR，該家族的命名酶）是該家族中第一個(gè)具有結(jié)構(gòu)特征的酶（SCHINDELINetal.,1996;SCHNEIDERetal.,1996）。DMSOR廣泛存在于各種細(xì)菌中，催化二甲基亞砜還原脫氧生成二甲基硫化物（ZHANGetal.,2011）。甲酸脫氫酶（Formatedehydrogenase）是DMSOR家族中另一個(gè)廣泛存在的成員，催化甲酸鹽氧化成碳酸氫鹽的反應(yīng)（JORMAKKAetal.,2003）。DMSOR家族的酶具有反應(yīng)、功能和結(jié)構(gòu)上的多樣性。這些酶可以是只有Mo-bisPGD輔因子的簡(jiǎn)單可溶性蛋白，如三甲氨基氧化還原酶，二甲亞砜還原酶，生物素亞砜還原酶；也可以是包含Mo-bisPGD的亞基與含血紅素的電子轉(zhuǎn)移亞基配對(duì)形成的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的酶，如許多真細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的亞硝酸還原酶（MéJEANetal.,1994;PIERSONetal.,1990;DEMENTINetal.,2007）；甚至是鉬亞基作為多亞基膜結(jié)合蛋白的一部分而形成的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的酶。隨著對(duì)酶研究的不斷深入，已經(jīng)對(duì)很多二甲亞砜還原酶家族的酶在結(jié)構(gòu)、功能和生物物理水平上進(jìn)行了鑒定，例如嗜熱

UFFetal.,2007;YAMAGUCHIetal.,2007）。1.1.5黃嘌呤脫氫酶催化反應(yīng)機(jī)制黃嘌呤脫氫酶的整個(gè)催化序列包括一個(gè)還原反應(yīng)（底物在鉬中心被氧化羥基化，并將MoVI還原為MoIV）以及一個(gè)分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移后的氧化反應(yīng)（其中還原物通過(guò)FAD從酶中移除）。在還原反應(yīng)中，催化是由Mo-OH基團(tuán)對(duì)黃嘌呤C-8的親核攻擊起始的，與此同時(shí)氫化物從C-8轉(zhuǎn)移到Mo=S，導(dǎo)致Mo的價(jià)態(tài)變化（+6–+4）。隨后，當(dāng)Mo從+4價(jià)經(jīng)由+5價(jià)的中間態(tài)再氧化為+6價(jià)時(shí)，兩個(gè)電子依次從Mo位點(diǎn)轉(zhuǎn)移出來(lái)，在此過(guò)程中，金屬結(jié)合產(chǎn)物被溶劑中的氫氧化物從鉬配位中置換出來(lái)（圖1-3A）（BRAY,1961）。在氧化反應(yīng)中，電子從FAD中心傳遞到末端電子受體NAD+。FADH·或FADH2被NAD+再氧化為FAD。還原后的黃素以半醌或?qū)Ρ蕉拥男问酱嬖�，黃素中心有一個(gè)電子時(shí)以半醌型（FADH·）存在，兩個(gè)電子時(shí)以對(duì)苯二酚型（FADH2）存在（圖1-3B）（CAO,2011）。圖1-3黃嘌呤脫氫酶反應(yīng)機(jī)制。（A）還原反應(yīng)；（B）氧化反應(yīng)（CAO,2011）Fig.1-3Reactionmechanismofxanthinedehydrogenase.(A)Reductivereaction;(B)Oxidativereaction(CAO,2011)黃嘌呤脫氫酶催化底物氧化羥基化時(shí)涉及氧化還原活性中心間的分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移過(guò)程（圖1-4），該轉(zhuǎn)移過(guò)程可能涉及電子隧道機(jī)制（tunnelingmechanism）（VAN,1976;PAGEetal.,1999）。電子從鉬中心轉(zhuǎn)移到[2Fe-2S]I，然后轉(zhuǎn)移到[2Fe-2S]II，最后轉(zhuǎn)移到FAD。催化過(guò)程中，酶主要在二電子和四電子的還原態(tài)之間循環(huán)，其中兩個(gè)鐵硫中心均處于還原態(tài)（PRITSOS,2000）。已有研究表明，F(xiàn)AD中心的電子轉(zhuǎn)移與質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移相關(guān)，當(dāng)酶被底物還原后，電子在每個(gè)單體內(nèi)的四個(gè)輔因子之間迅速傳遞。給定中心的相對(duì)還原電位越高，還原程度越大（HILLE,1991）。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定蛋白質(zhì)含量中的細(xì)節(jié)問(wèn)題[J]. 蔣大程,高珊,高海倫,邱念偉.  實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù). 2018(03)
[2]細(xì)菌小RNA識(shí)別研究方法進(jìn)展[J]. 楊光,郝榮章,邱少富,王勇,薛文仲,宋宏彬,王立貴.  生物物理學(xué)報(bào). 2012(01)
[3]沙門(mén)菌非編碼小RNA調(diào)控功能研究進(jìn)展[J]. 孟霞,王亨,朱國(guó)強(qiáng).  中國(guó)獸醫(yī)學(xué)報(bào). 2011(12)



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