生物催化氧化还原途径中的遗传多样性研究

遗传多样性的本质是生物在遗传物质组成和结构上的差异。生物催化氧化还原是生物催化中最重要的反应类型之一，微生物产生1,3-丙二醇的途径是典型的氧化还原反应，本研究前期工作首次在克雷伯氏菌中发现了新的与1,3-丙二醇生成相关的基因yqhD并证明了其与1,3-丙二醇产生途径有关。本研究以1,3-丙二醇产生途径为研究体系，以yqhD基因和传统的1,3-丙二醇氧化还原酶基因dhaT为研究对象，拟结合肠杆菌科多个菌株的YqhD和PDOR酶学性质比较研究、各菌株的yqhD和dhaT基因互补实验，yqhD和/或dhaT基因敲除突变株和基因过表达菌株代谢组分析的方法来研究生物催化氧化还原途径中的遗传多样性。通过本研究将揭示出克雷伯氏菌中yqhD和dhaT基因的功能差异，为生物催化氧化还原途径中的遗传多样性提供证据，为更好地理解生物催化氧化反应机理、提高生物氧化还原反应的催化效率和稳定性提供理论基础。

遗传多样性的本质是生物在遗传物质组成和结构上的差异。生物催化氧化还原是生物催化中最重要的反应类型之一，微生物产生1,3-丙二醇的途径是典型的氧化还原反应，本研究首次在克雷伯氏菌中发现了新的与1,3-丙二醇生成相关的基因yqhD并以1,3-丙二醇产生途径为研究体系，以大肠杆菌和3株克雷伯氏菌的yqhD基因和克雷伯氏菌传统的1,3-丙二醇氧化还原酶基因dhaT为研究对象，通过纯化产酸克氏杆菌的YqhD蛋白并在体外研究了其酶学性质以及敲除Klebsiella oxytoca M5al， K. pneumoniae AS 1.1736 和 K. pneumoniae XJ-PDLi三个菌株的yqhD和/或dhaT基因并将得到的突变株用于发酵和代谢产物及YqhD与PDOR酶活分析，证明了YqhD蛋白在克雷伯氏菌1,3-丙二醇产生途径中可催化1,3-丙二醇产生，且此蛋白是依赖于辅酶NADPH的。通过各菌株的yqhD和dhaT基因在突变株中表达来进行互补实验，进一步证明了在产酸克氏杆菌中，yqhD基因在1,3-丙二醇产生途径中其关键作用，而在肺炎克氏杆菌1,3-丙二醇产生途径中，dhaT基因起主要作用，yqhD基因起次要作用。本研究从多方面揭示了在克雷伯氏菌属不同菌种中yqhD和dhaT基因的功能差异，为生物催化氧化还原途径中的遗传多样性提供了证据，为更好地理解生物催化氧化反应机理、提高生物氧化还原反应的催化效率和稳定性提供了理论基础。