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《哈尔滨工业大学》 2011年
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产絮菌的差异表达蛋白质及其功能解析研究

于冰  
【摘要】:生物絮凝剂作为一种高效、无毒、无二次污染、具有生物可降解性和安全性的绿色水处理剂,代表了絮凝剂的重要研发方向之一,可广泛应用于给水和废水处理领域。复合型生物絮凝剂(CBF)是本实验室开发的一种高效生物絮凝剂,经过两段式发酵生产,产絮菌群由高效产絮菌F2和F6构建,产絮菌F2、F+(F2与F6混合培养)产生的生物絮凝剂主要活性成分为胞外分泌的多糖类物质。本研究从蛋白质组学角度研究产絮菌产絮过程差异表达蛋白质及其功能调控,从分子水平研究产絮菌的产絮机理,提出工业化生产生物絮凝剂的调控策略。 首先,比较在基本培养基和产絮培养基培养条件下产絮菌所产生的生物絮凝剂在产量、成分上的差别,与基本培养基培养条件下相比,在产絮培养基培养条件下,产絮菌F2、F6会形成一些差异表达蛋白质,这些差异表达蛋白质是导致在产絮培养基培养条件下,诱导和产生大量生物絮凝剂主要活性成分多糖的直接原因。 然后,利用SDS-PAGE、2-DE和质谱结合的蛋白质组学研究手段对产絮菌F2、F6在基本培养基和产絮培养基不同培养条件下差异表达蛋白质进行分离、鉴定和功能解析。通过SDS-PAGE,研究在基本培养基和产絮培养基培养条件下,产絮菌F2、F6总蛋白的变化情况,共鉴定出58个产絮菌F2产絮过程差异表达蛋白质,14个产絮菌F6产絮过程差异表达蛋白质。通过2-DE,研究在基本培养基和产絮培养基培养条件下,产絮菌F2可溶性总蛋白的变化情况,共有28个产絮菌F2产絮过程差异表达蛋白质点得到成功鉴定。通过对产絮菌产絮过程差异表达蛋白质的功能解析,从蛋白质组学层面揭示了产絮菌的产絮机理。 最后,利用多项摇瓶试验,进行产絮菌生产生物絮凝剂的相关调控规律研究,建立起发酵条件,差异表达蛋白质的功能和产絮变化三者之间的关系,对工业上生产生物絮凝剂提出底物水平调控、发酵过程参数、菌种复壮三个层面的调控策略。 本研究从蛋白质组学层面研究产絮菌的产絮机理,为全面解析和调控产絮菌产絮代谢途径奠定坚实的理论基础。基于产絮菌产絮过程差异表达蛋白质的功能解析,提出工业化生产生物絮凝剂的调控策略,为提高生物絮凝剂产量,调控生物絮凝剂工业化生产起到重要的指导作用。
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