氘代氨基酸的制备及其在脂肽生物合成中的应用

论文摘要

氘代氨基酸在反应机理和代谢过程等研究中有着重要应用。本文以生物表面活性剂脂肽中常见的氨基酸为研究对象,在优化反应条件的基础上,建立了制备氘代氨基酸的方法,并确定了测定氨基酸的酯化、酰化和硅烷化的最佳衍生化条件。探索了氨基酸氘代反应动力学,建立了酸性条件下天冬氨酸β-H氘代反应动力学方程。同时,探索了氘代氨基酸在生物表面活性剂脂肽的微生物合成中的应用与影响。通过GC/MS检测不同衍生化条件对氨基酸衍生物的峰面积之和的影响,确定氨基酸的最佳衍生化条件和方法。最佳的酯化酰化条件为：酯化反应温度为120℃,反应时间为80min,盐酸-正丁醇的最佳浓度为3.00 mol/L;酰化反应最佳条件为60℃下反应40min。最佳的硅烷化条件为：在40℃下反应60 min。以天冬氨酸和谷氨酸为对象,分别研究了不同条件下的氘代反应,通过GC-MS和1H-NMR比较未氘代及氘代后的氨基酸谱图的变化,确定了两种氨基酸在酸性催化剂条件下,120℃反应16 h的氘代效率最高。并且建立天冬氨酸β-H氘代反应动力学方程,以此来推断天冬氨酸β-H氘代率与时间的关系。通过优化的氘代方法,制备氨基酸的氘代产物作为微生物脂肽培养基的组分。Bacillus subtilis TD7在分别含有氘代氨基酸和未氘代氨基酸的培养基中培养,利用电喷雾质谱法（ESI-MS）和气质联用（GC/MS）分析该菌株在不同培养基中产生的脂肽的类型和组成,结果发现在培养基中加入谷氨酸后改变了同系物之间的比例,surfactin C14的含量超过了surfactin C15。而加入天冬氨酸后使得C13、C14、C15、C16的总体变化趋势没有太大的改变。在培养基中加入氘代谷氨酸后同系物组成的变化趋势没有改变。而在培养基中加入氘代天冬氨酸后脂肽的同系物组成比例变为了C14>C15>C13>C16,并且C14同系物比例增量明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 相关研究进展
• 1.2.1 氨基酸的氘代反应
• 1.2.2 氨基酸衍生化
• 1.2.3 氨基酸氘代结果分析
• 1.2.4 氘代氨基酸的应用
• 1.2.5 脂肽的结构特征
• 1.2.6 脂肽的结构分析
• 1.3 本课题研究思路
• 第2章 氨基酸的衍生化与氘代反应
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 氨基酸酯化酰化方法
• 2.1.4 氨基酸硅烷化方法
• 2.1.5 氨基酸的氘代反应
• 2.2 实验结果
• 2.2.1 氨基酸酯化酰化反应
• 2.2.2 氨基酸硅烷化反应
• 2.2.3 不同反应温度下的氘代反应
• 2.2.4 不同反应时间下的氘代反应
• 2.2.5 不同催化条件下的氘代反应
• 2.3 讨论
• 2.3.1 氨基酸酯化酰化反应
• 2.3.2 氨基酸硅烷化反应
• 2.3.3 反应温度对氘代反应的的影响
• 2.3.4 反应时间对氘代反应的影响
• 2.3.5 催化剂对氘代反应的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 氨基酸的氘代反应动力学
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 氨基酸氘代动力学方程
• 3.2 实验结果
• 3.2.1 天冬氨酸在不同酸浓度下的氘代反应
• 3.2.2 天冬氨酸在不同反应时间和温度下的氘代反应
• 3.3 讨论
• 3.3.1 天冬氨酸β-H氘代反应速率方程
• 3.3.2 天冬氨酸β-H氘代反应活化能
• 3.4 本章小结
• 第4章 氘代氨基酸对脂肽结构的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 菌株和培养条件
• 4.1.2 脂肽的制备
• 4.1.3 电喷雾质谱分析
• 4.1.4 气质联用分析
• 4.2 试验结果
• 4.2.1 未氘代氨基酸的微生物培养
• 4.2.2 氘代谷氨酸微生物培养
• 4.2.3 氘代天冬氨酸的微生物培养
• 4.3 讨论
• 4.3.1 未氘代氨基酸培养对脂肽的影响
• 4.3.2 氘代谷氨酸培养对脂肽的影响
• 4.3.3 氘代天冬氨酸培养对脂肽的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录