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几丁质是自然界第二大类有机物质，其降解是自然界中营养物质循环利用的重要过程。通过对极端嗜热球古菌pyrococcus horikoshii OT3基因组序列分析，该古菌可能存在一条新颖的几丁质降解途径。通过鉴定该古菌中与几丁质代谢相关的保守ORF簇编码蛋白的生化性质，不但能够鉴定该古菌特有的几丁质代谢途径以及相关蛋白(嗜热酶)协同作用降解几丁质的机理，而且能够在详细研究各种嗜热酶催化特性、热稳定机制、催化机制的基础上，开发在生物工程领域具有应用价值的极端酶类。本论文研究主要有以下几个部分：
1.极端嗜热球古菌pyrococcus horikoshii几丁质代谢途径的研究采用PCR方法从pyrococcus horikkoshii OT3基因组中克隆出PH0511(外切氨基葡萄糖苷酶)、PH0499(几丁二脱乙酰酶)、PH0495(甘油酸激酶)基因，插入到pET15b表达质粒中，再进行E.coli BL21-codonPlus(DE3)-RIL表达，并通过亲和层析及离子交换层析对重组蛋白进行纯化。利用分子筛、薄层层析、荧光扫描和放射性磷标记等技术对嗜热酶的催化特性以及生化性质进行了详细的研究。
通过对几丁质代谢相关嗜热酶类性质鉴定，推测在极端嗜热球古菌P.horikoshii 0T3中存在着特有的几丁质代谢途径。其主要特征是几丁二脱乙酰酶Dac<,ph>(PH0499)能够将几丁寡糖(GlcNA<,n>)或几丁二糖(GlcNAc<,2>)先脱去乙酰基，生成非还原性末端部分脱乙酰化的几丁寡糖或GlcN-GlcNAc，然后在外切氨基糖苷酶的水解作用下生成GlcNAc<,n-1>与GlcN，随后DaC<,ph>将GlcNAc<,n-1>再脱去乙酰基，并在外切氨基葡萄糖苷酶的上述配合作用下，从而最终将几丁寡糖降解为产物氨基葡萄糖。
虽然P.horikoshii缺少典型的几丁质酶，但在外切氨基葡萄糖苷酶和脱乙酰酶以及体内其他糖苷水解酶(如甘露糖苷酶，PH0501)的共同作用下，能够将其海底生活环境中的几丁类杂多糖降解为氨基葡萄糖，从而进入下一步代谢途径。甘油酸激酶的作用可能是参与糖酵解过程中古菌特有的非磷酸化的ED途径。
2．极端嗜热球古菌Pyrococcus horikoshii OT3 几丁质代谢相关嗜热酶的表达及性质研究
3.几丁质代谢相关嗜热酶的应用研究通过对几丁质代谢相关的嗜热酶的性质研究，探讨了其在生物催化与生物降解领域的应用。几丁质内切酶与外切酶在食品领域对于天然几丁质类物质的降解、生产几丁寡糖等方面具有广阔的应用前景。外切氨基葡萄糖苷酶对于制备氨基葡萄糖(优化盐酸水解方法)、分析非还原性末端带有氨基葡萄糖的壳聚糖、部分脱乙酰化的几丁寡糖、肽聚糖等几丁类糖链的结构具有一定的应用价值。外切氨基葡萄糖苷酶与几丁二糖脱乙酰酶配合，可以有目的的降解与转化几丁寡糖。甘油酸激酶则可以利用D-甘油酸来制备2-磷酸甘油酸。