辅酶Q(UQ)是电子传递链上一类重要的生化物质，由母环和不同长度的聚异戊二烯链(PPP)组成。在生物体内，一些重要化合物如：甾族化合物、类胡萝卜素、异戊二烯醌、异戊二烯类蛋白质和萜醇都包含PPP的结构。一般而言，特定长度的PPP由特定的聚异戊二烯焦磷酸合成酶(polyprenyldiphosphatesynthase，PPPs)通过催化异戊二烯焦磷酸(IPP)与烯丙基底物的连续缩合反应生成，例如，十聚异戊二烯焦磷酸合成酶(decaprenyldiphosphatesynthase，DecPPs)催化生成的DecPP是辅酶Q1o(UQ-10)的侧链。本课题利用定点突变的方法对弱氧化葡糖杆菌(Gluconobactersuboxydans)DecPPs的结构与功能进行了研究。通过构建催化腔内部或周围的19个变体酶，并且用长异戊二烯链值(LIC)来评估这些变体酶。实验结果显示：25位氨基酸与产物延伸的关系不大；70位氨基酸的体积是决定产物链长度的关键；A186D、A186G、K226A、K226I和K226W变体酶的长异戊二烯链合成能力相对于野生酶有3到4倍的提高。这些结果支持这样一个结论：DecPPs催化腔入口处存在疏水性氨基酸有利于合成长异戊二烯链，而在催化腔出口处存在亲水性的小体积氨基酸有利于长异戊二烯链的合成。这是首次关于催化腔附近氨基酸残基的极性与体积与异戊二烯链延伸相互关系的报道。同时本课题还首次报道了荚膜红细菌(RhodobactercapsulatusB10)DecPPs编码基因的克隆及鉴定。以融合蛋白的形式对该酶的表达及纯化条件进行了研究，结果表明28℃培养过夜可以得到可溶形式的蛋白表达，便于亲和层析法纯化。这为体外测活该酶提供了基础。对该DecPPs的催化腔出口区域进行突变研究的实验结果与先前结论一致，Q203G、A204G和Q203G/A204G合成UQ-10的能力与野生酶相比有明显提高，其中以Q203G/A204G双突变酶尤为明显。这些研究有助于更好地认识DecPPs的催化机理，并且对于开发UQ-10基因工程生产菌也有一定的促进作用。 通过对野生型和缺陷型的大肠杆菌中表达变体酶后UQ产物种类的分析比较发现：大肠杆菌很可能存在的UQ-10降解途径。该途径在一定的条件下被触发，使得产物由UQ-10降解为UQ-9和UQ-8。这一途径可能发生在两个不同阶段：聚异戊二烯链的直接降解或产物UQ的降解。 最后，在本课题中还建立了一种新型基因突变的方法—CES定点突变法。该方法巧妙利用了基因序列中广泛存在的不完整的平端酶切位点。与传统方法相比，可以迅速地在全基因的任何部替换核苷酸。并可以在突变过程中直接将目的基因克隆到T载体上，便于测序及进一步克隆。提高了突变效率，降低了实验成本。