聚酮合酶数据库初步构建及多烯类聚酮合酶系统发育分析

论文摘要

本文初步构建了聚酮类抗生素生物合成基因簇数据库,相比已有的两个聚酮合酶数据库,内容方面重点增加了聚酮合酶后修饰酶(主要包括糖基转移酶,糖基合成酶,甲基转移酶等)部分;功能方面,新建的数据库将具有更强的实用性,尤其是给系统发育分析研究带来了更多的方便,可以轻松的实现多序列下载、比对功能,还可以查阅相关的参考文献等,为组合生物合成新的聚酮类抗生素提供了一个良好的平台。多烯大环内酯类抗生素是一类重要的抗真菌药物,具有相似的化学结构,生物合成基因簇也有很近的亲缘关系,因此本文选择多烯大环内酯类聚酮合酶作为研究对象,分别采用贝叶斯法、邻接法以及最大简约法三种建树方法,重点对酮基合成酶(ketosynthase, KS),酰基转移酶(acyltransferase, AT),酮基还原酶(ketoreductase,KR),脱水酶(dehydratase, DH)等结构域进行了系统发育分析。结果显示多烯大环内酯类抗生素不同结构部分对应的聚酮合酶具有不同的进化方式,而且有趣的是进化方式与该部分结构的功能以及化学结构的保守性相关。一方面,对抗生素活性以及选择性毒性有重要影响的化学结构部分,具有功能方面的保守性;对应的聚酮合酶来自一共同的祖先,具有序列上的保守性;这部分化学结构主要包括糖基化位点、羧基化位点以及半酮缩醇部分,具有结构方面的保守性。另一方面,多烯部分对应的聚酮合酶的主要进化方式为基因内部复制,复制数量的不同导致生成不同种类的,具有不同抗真菌活性的多烯大环内酯类抗生素。除此之外,我们也对多烯类抗生素存在多种结构类似物的原因进行了分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 多烯大环内酯类抗生素概述
• 1.1.1 多烯大环内酯类抗生素的来源，用途和分类
• 1.1.2 多烯大环内酯类抗生素的生物合成
• 1.1.3 多烯大环内酯类抗生素抗真菌作用机理
• 1.1.4 多烯大环内酯类抗生素的结构与功能之间的关系
• 1.2 聚酮合酶数据库
• 1.2.1 聚酮合酶数据库的研究背景
• 1.2.2 已有的两个聚酮合酶数据库
• 1.3 系统发育分析方法概述
• 1.3.1 系统发育树的构建方法
• 1.3.2 系统发育树的评估检验
• 1.3.3 常用的系统发育分析软件
• 1.4 课题研究意义
• 第二章 聚酮类抗生素合成基因簇数据库的初步构建
• 2.1 引言
• 2.2 新建聚酮类抗生素合成基因簇数据库
• 2.2.1 数据库相关数据的收集
• 2.2.2 数据库的构建方法
• 2.2.3 聚酮类抗生素合成基因簇数据库的功能特点
• 2.2.4 新建数据库的完善
• 2.3 小结
• 第三章 多烯大环内酯类聚酮合酶结构域系统发育分析
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 聚酮合酶氨基酸序列的获取以及结构域的确定
• 3.2.2 序列比对和系统发育分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 各个结构域的系统发育进化树
• 3.3.2 多烯大环内酯类抗生素聚酮合酶与对应化学结构及功能的关系
• 3.3.3 多烯大环内酯类抗生素整体聚酮合酶间的进化关系
• 3.3.4 多烯大环内酯抗生素多种组分的产生原因
• 3.3.5 邻接法和最大简约法构建的各结构域系统发育进化树
• 3.3.6 多烯大环内酯类抗生素聚酮合酶结构域进化方式直观图
• 3.4 小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 前景与展望
• 参考文献
• 致谢