【摘 要】
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聚糖是生物最重要的分子组成之一,具有复杂多样的结构和功能,可参与宿主与微生物互作等多种生物过程。本文主要利用大数据分析方法对微生物聚糖子结构统计分析以确定微生物聚糖功能、鉴定可用于疫苗开发和病原菌检测的聚糖子结构,同时对糖蛋白合成相关工具酶进行理性改造,为合成相关聚糖蛋白奠定基础。微生物聚糖介导许多重要的生物学行为,例如宿主-微生物相互作用和免疫逃避。由于聚糖复杂易变,微生物聚糖结构的系统研究仍然
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聚糖是生物最重要的分子组成之一,具有复杂多样的结构和功能,可参与宿主与微生物互作等多种生物过程。本文主要利用大数据分析方法对微生物聚糖子结构统计分析以确定微生物聚糖功能、鉴定可用于疫苗开发和病原菌检测的聚糖子结构,同时对糖蛋白合成相关工具酶进行理性改造,为合成相关聚糖蛋白奠定基础。微生物聚糖介导许多重要的生物学行为,例如宿主-微生物相互作用和免疫逃避。由于聚糖复杂易变,微生物聚糖结构的系统研究仍然具有挑战性。在第二章中我们利用子结构统计的方法分析了 CSDB数据库中收录的微生物聚糖结构,结果表明微生物中之间存在大量共同的子结构,进一步的分析表明具有相同聚糖子结构的微生物在物种、致病性等方面存在密切关系,例如与呼吸道感染、伤口感染、黏膜吸附、食物中毒、免疫逃逸有关的微生物都有大量的共同子结构,不同种、属、科、门的微生物也有其特征的聚糖子结构。这些发现将有助于我们理解聚糖的生物功能及其进化,结果可应用于病原菌检测及聚糖基疫苗开发等方面。N-糖基转移酶可用于糖蛋白药物和糖蛋白疫苗的合成,因此开发具有更高催化效率或者更宽泛底物识别的N-糖基转移酶具有重要意义。在第三章中,我们拟对胸膜肺炎放线杆菌（Actinobacillus pleuropneumoniae）来源的N-糖基转移酶（ApNGT）进行改造。该酶可以将UDP-Glc/UDP-Gal上的Glc/Gal转移到蛋白质N-糖基化保守序列（N-X-S/T,X≠P）的天冬酰胺残基上。我们通过两种方法共构建17株多点突变体。方法一:通过同源物序列多样性重组的方法构建突变体,方法二:通过用糖基转移酶片段替代ApNGT活性腔片段的方法构建突变体,两种方法均结合能量计算以确保突变体的稳定性。最终我们成功构建了催化效率更高、底物识别性更为宽泛的NGT突变体F13。F13突变体能够糖基化野生型ApNGT不能糖基化的Fc片段等肽受体,并且除了 UDP-Glc和UDP-Gal外,F13突变体还能利用UDP-GlcA作为糖供体。以上发现将有助于NGT在糖蛋白药物或糖缀合物疫苗合成上的应用。微生物多糖含有许多羟基,能够与金属离子紧密结合。在第四章中,我们提出一种利用微生物胞外多糖合成纳米氯化银的方法。众所周知,溶液中的银离子和氯离子会快速结合并生成大体积的白色沉淀,而我们发现一些微生物来源的多糖能够吸附溶液中的金属离子,因此能够完全抑制溶液中大尺寸的氯化银沉淀的生成。在紫外照射时,银离子和多糖的结合度降低,游离出的银离子会和氯离子结合形成小尺寸的多糖纳米氯化银复合物。该复合物安全稳定,同时能高效杀死游离和在生物膜中的细菌,适用于长期抗菌场景,例如医用材料和水产养殖。同时该方法有望应用于别的金属盐纳米材料的开发。
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