阿扎霉素聚酮合酶烯基还原酶结构域开关机制初探开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1研究背景及其意义

聚酮化合物在次级代谢产物中是最大的一类,包括大环内酯、四环类、蒽醌类和聚醚类在内的许多化合物均属于这个大家庭。聚酮化合物是通过聚酮合酶(polyketide synthase, pks)催化形成的,其催化过程类似于脂肪酸合酶(fatty acid synthase, fas)催化的脂肪酸生物合成。到目前为止,已经揭示的聚酮合酶可以分为三类:i型、ii型和iii型。

i型pks由几个多功能模块(module)组成,每个模块负责聚酮碳链合成中的一轮碳链延伸。每轮延伸可以在主链上延长两个碳单位。每个模块由若干催化酶组成,这些参与合成途径的酶包括:酰基转移酶 (acyl transferase, at)、酮脂酰-acp合成酶(ketoacyl-acpsynthase, ks)、脱水酶(dehydratase, dh)、烯醇还原酶(enoylreductase, er)、硫酯酶(thioesterase, te)。通过这些酶的依次作用,将羧酸起始单元或者延伸单元加载到各个酰基载体蛋白(acyl carrier protein, acp)上并进行一系列生化反应获得聚酮产物,再通过某些后修饰途径获得目标代谢产物。尽管各种聚酮化合物结构各异,但复合聚酮化合物结构的多样性来自于聚酮骨架组成单位的多样性、每个碳单位的不同还原程度和延伸的碳链长度,并且这些化合物结构的变化与相应催化蛋白结构域的变化具有线性关系,这是聚酮化合物最大的特点之一,这说明我们可通过模块内或模块间的合理重组或删增设计出新的生物合成途径,从而得到我们想要的高活性、高产量和低毒副作用的目的抗生素。这也是i型pks作为组合生物学主要研究对象的重要原因之一。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1研究(设计)的基本内容

定点突变技术失活阿扎霉素聚酮合酶中可能影响烯基还原酶开关的功能结构域。

2.2研究(设计)的目标

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3. 研究计划与安排

第1—2周:查阅阿扎霉素相关文献资料,明确研究目的和内容,拟定试验方案,完成开题报告。

第3—11周:完成引物设计,基因敲除、链霉菌结合转移,突变株筛选,突变株的分子生物学验证。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] wei xu, guifa zhai, yuanzhen liu, yuan li, yanrong shi, kui hong, hui hong, peter f. leadlay, zixin deng and yuhui sun (2017) an iterative module in the azalomycin#8197;f polyketide synthase contains a switchable enoylreductase domain. angewandte chemie international edition 56:5503-5506.

[2] yanling ma, wei xu, jun zhang, sihong zhang, kui hong, zixin deng and yuhui sun (2014) nitrilase superfamily aryl acylamidase from the halotolerant mangrove streptomyces sp. 211726. applied microbiology and biotechnology 98:8583-8590.

[3] hui hong, yuhui sun, yongjun zhou, emily stephens, markiyan samborskyy and peter f. leadlay (2016) evidence for an iterative module in chain elongation on the azalomycin polyketide synthase. beilstein journal of organic chemistry 12:2164-2172.

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