大肠杆菌借助SecY蛋白转位通道非特异性跨膜运输糖的研究

摘要

糖是细胞的碳和能量的最主要来源。活细胞能通过特异性的不同糖的运输系统，使糖穿过细胞膜进入细胞质，对细胞而言，这是细胞生命周期内，尤为重要生理功能。这些特异性的糖的运输系统的运行机制不尽相同，有系统机制是主动运输，而有些系统则是促进扩散机制。与糖运输类似，蛋白质运输也通过特定的通道，这是一个protein-conducting系统，多肽跨膜转移或者集成到细胞膜。在细菌和古生菌中，这个通道位于细胞膜上，由SecY复合体形成。有证据表明，SecY通道在其静息状态下，通过一个塞子域和一个氨基酸的孔隙环密封，起到防止细胞质内的小分子外泄作用。
　　本项目以大肠杆菌非特异性跨内膜转运糖分子为目的，研究内容包括:利用栓塞结构域和氨基酸孔环的理性突变，解除SecY蛋白转位通道对水溶性物质的严格密封，削弱细胞内膜对糖分子的屏障作用;结合突变型SecY通道、SARS病毒外壳蛋白SCVE和糖类激酶，构建简单扩散跨膜系统及磷酸化辅助系统;以简单扩散跨膜系统替代木糖、阿拉伯糖、乳糖和纤维二糖转运系统;结合简单扩散跨膜系统和磷酸化辅助系统替代葡萄糖、果糖和甘露糖转运系统。此外，拟探讨简单扩散跨膜系统的设计、构建原理以及简单扩散跨膜系统和磷酸化辅助系统的适配机制，阐明简单扩散跨膜系统克服底物狭窄、“饱和现象”、抑制物敏感和“诱导物排斥”的实现机理和调控策略。本项目有望为大肠杆菌提供新的糖转运策略，研究成果有助于进一步拓展大肠杆菌在代谢工程和合成生物学中的应用前景。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2．1 SecY通道

1．2．2 SCVE通道

1．3 大肠杆菌小糖转运和糖代谢

1．3．2 葡萄糖、果糖及甘露糖的转运及代谢

1．3．3 大肠杆菌中木糖、阿拉伯糖以及乳糖的转运和代谢

1．4 国内外研究存在的问题

1．5 本项目的解决方案和应用前景

第二章 SecY和SCVE通道的构建及其定位表征

2．1 实验材料

2．2 实验方法

2．2．1 SecY通道和SCVE通道的构建

2．2．2 SecY通道和SCVE通道工程菌的发酵

2．2．3 SecY(Δp)通道蛋白SCVE通道蛋白定位表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 SecY通道和SCVE通道构建及其工程菌的发酵结果

2．3．2 SecY(Δp)通道和SCVE通道定位表征结果

2．4 小结

第三章 非PTS依赖型的单糖的跨膜转运研究

3．1 实验材料

3．2 实验方法

3．2．1 木糖跨膜转运的研究

3．2．2 阿拉伯糖跨膜转运的研究

3．3 结果与讨论

3．3．1 木糖跨膜转运的研究结果

3．3．2 阿拉伯糖跨膜转运的研究结果

3．4 小结

第四章 PTS依赖型的单糖的跨膜转运研究

4．1 实验材料

4．2 实验方法

4．2．1 葡萄糖的跨膜运输转运研究

4．2．2 果糖的跨膜转运研究

4．2．3 甘露糖的跨膜转运研究

4．3 结果与讨论

4．3．1 葡萄糖跨膜转运研究结果

4．3．2 果糖跨膜运输的研究结果

4．3．3 甘露糖跨膜运输的研究结果

4．4 小结

第五章 二糖的跨膜转运研究

5．1 实验材料

5．2 实验方法

5．2．1 乳糖转运系统缺陷基因工程菌的发酵

5．2．2 SecY(Δp)通道突变及突变通道筛选

5．3 结果与讨论

5．3．1 乳糖转运系统缺陷基因工程菌的发酵结果

5．3．2 SecY(Δp)通道突变体筛选结果

5．3．3 乳糖转运系统缺陷他突变通道基因工程菌的发酵结果

5．4 小结

第六章 结论和展望

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介