基于基因改组技术的绿藻[FeFe]氢化酶改良研究

基金项目类型：

国家自然科学基金

基金项目编号：

40806062

来源网站：

国家自然科学基金委员会

来源网址：

http://www.nsfc.gov.cn/

负责人：

范晓蕾

完成单位：

中国科学院青岛生物能源与过程研究所

中文关键词：

微藻; FeFe氢化酶; 基因改组; 耐氧性;

其他语种关键词：

microalgae; FeFe hydrogenase; gene shuffling; O2-tolerance

项目类型：

青年科学基金项目

语种：

中文

开始日期：

2009-01-01

结束日期：

2011-12-31

中文摘要：

FeFe氢化酶是绿藻光解水产氢过程中最关键的酶，其氧耐受性和催化活性直接影响着绿藻光解水制氢的效率，进行绿藻氢化酶的改良基础研究，对绿藻制氢技术的发展具有重要意义。本研究通过对13种淡、海水单细胞绿藻进行筛选，发现了11种具有明显产氢能力的藻株,并对一株新的海洋产氢微藻进行了产氢过程表征；克隆了5种氢化酶的全长ORF序列。开展了绿藻氢化酶的原核表达研究，构建了含有菌源氢化酶成熟因子的表达载体，探讨了不同表达体系对氢化酶的表达影响，实现了多种氢化酶的原核活性表达，并纯化了活性蛋白。运用不同基因改组技术开展了氢化酶突变研究，探讨了提高突变丰度和有益突变率的改组规律，获得了高质量的改组基因文库，库容量达到10000以上。发展出了具有高灵敏度和重复性的FeFe氢化酶氧耐受性测定方法，在此基础上分析了两种氧耐受性明显不同的氢化酶的基因序列及其蛋白结构模型，讨论了氢化酶结构与耐氧性的关系。以上成果为FeFe氢化酶的人工改良研究奠定了坚实的基础，并丰富了现有的FeFe氢化酶结构与功能关系理论，对推动突破FeFe氢化酶的氧抑制问题、改善我国绿藻制氢技术现状具有重要意义。