20家庭β-N-乙酰己糖胺酶多样性研究

论文摘要

20家族β-N-乙酰己糖胺酶,作为125个糖基水解酶家族中的一员,是本论文研究的对象。β-N-乙酰己糖胺酶水解寡糖及复合物非还原端β连接的N-乙酰己糖胺残基。对20家族β-N-乙酰己糖胺酶的关注是因为其广泛的分布和多样的功能。20家族β-N-乙酰己糖胺酶分布在细菌,早期真核生物,真菌,植物,无脊椎动物和脊椎动物中,参与重要的生理过程。这包括,保持细胞结构的完整,能量的储存,病原体防御,病毒侵染,细胞信号传导,受精过程,肿瘤的发生,炎症反应和溶酶体贮存症等。20家族β-N-乙酰己糖胺酶的底物包括几丁质寡糖,多聚糖和糖蛋白等,可水解的β（1,2）和（1,4）连接的葡萄糖构象及半乳糖构象的糖单元。然而,对于20家族β-N-乙酰己糖胺酶进化关系系统的研究十分有限。在本文的研究中,通过搜集20家族β-N-乙酰己糖胺酶序列,结合底物谱信息,利用进化分析和基于高级结构的序列比对等方法,揭示了20家族β-N-乙酰己糖胺酶可能的进化关系。20家族β-N-乙酰己糖胺酶有两个不同的来源,一种广底物谱的酶保留了进化的痕迹,可能是现存与原始酶最相似的一种。功能分化的β-N-乙酰己糖胺酶采用不同的策略,基于不同的分子机理,来实现不同的生理分工。这一结果与之前关于20家族β-N-乙酰己糖胺酶的文献报道一致,并统一了同一物种中,尤其是在昆虫中,多个不同β-N-乙酰己糖胺酶的现象。对20家族β-N-乙酰己糖胺酶多样性及多样性实现的理解,既为蛋白质工程提供了信息,又为其它糖基水解酶家族多样性的理路研究提供了一个思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 文献综述
• 1.1 糖基水解酶与糖
• 1.2 20家族β-N-乙酰己糖胺酶
• 1.3 β-N-乙酰己糖胺酶生理功能
• 1.3.1 β-N-乙酰己糖胺酶与几丁质降解
• 1.3.2 β-N-乙酰己糖胺酶与N-糖基化修饰
• 1.3.3 β-N-乙酰己糖胺酶的其它生理功能
• 1.4 β-N-乙酰己糖胺酶晶体结构
• 1.4.1 原核β-N-乙酰己糖胺酶结构
• 1.4.2 真核β-N-乙酰己糖胺酶结构
• 1.4.3 β-N-乙酰己糖胺酶催化活性口袋
• 1.5 其他家族糖基水解酶
• 1.5.1 18家族糖基水解酶与20家族β-N-乙酰己糖胺酶
• 1.5.2 3家族,84家族β-N-乙酰葡萄糖胺酶
• 1.5.3 3家族,84家族β-N-乙酰葡萄糖胺酶催化机理
• 1.5.4 3家族,84家族β-N-乙酰葡萄糖胺酶高级结构
• 1.6 β-N-乙酰己糖胺酶的相关应用
• 1.6.1 β-N-乙酰己糖胺酶与医药
• 1.6.2 β-N-乙酰己糖胺酶为靶标的绿色农药
• 1.6.3 β-N-乙酰己糖胺酶参与几丁质降解
• 1.6.4 β-N-乙酰己糖胺酶合成手性糖化合物
• 1.6.5 β-N-乙酰己糖胺酶理论研究的意义
• 1.7 本文研究与选题依据
• 2. 20家族β-N-乙酰己糖胺酶进化树构建与分析
• 2.1 序列搜集与选取
• 2.2 进化树构建
• 2.3 进化分析
• 2.3.1 与物种分类统一的簇1
• 2.3.2 根据功能划分的簇2
• 2.4 进化分析小结
• 3. 20家族β-N-乙酰己糖胺酶底物特异性
• 3.1 昆虫β-N-乙酰己糖胺酶的底物谱与功能分化
• 3.2 植物β-N-乙酰己糖胺酶的底物谱与功能分化
• 3.3 β-N-乙酰己糖胺酶底物谱小结
• 4. 20家族β-N-乙酰己糖胺酶结构比较
• 4.1 β-N-乙酰己糖胺酶结构叠合
• 4.2 真核β-N-乙酰己糖胺酶结构比较
• 4.3 β-N-乙酰己糖胺酶结构比较小结
• 5. 基于结构的多序列比对与保守性分析
• 5.1 蛋白质形态与分子进化
• 5.1.1 多序列比对
• 5.1.2 关键位点与重要残基的确定
• 5.2 基于结构的多序列比对与保守性分析
• 5.2.1 簇1序列比对
• 5.2.2 簇2昆虫来源序列比对
• 5.2.3 簇2植物与真菌来源序列比对
• 5.3 基于结构的序列比对小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 序列保守残基统计程序
• 附录B 20家族β-N-乙酰己糖胺酶氨基酸序列
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢