论文部分内容阅读
农业是国民经济的基础。杂草不仅会造成农作物歉收，也会导致病虫害的发生和蔓延。除草剂的使用大大降低了杂草对农作物的危害，但是长期使用单一机制的除草剂，使除草剂的抗性问题越来越严重。农药抗性问题已引起全球科学界的关注。乙酰羟酸合成酶（acetohydroxyacid synthase, AHAS, EC2.2.1.6）是非常重要的超高效绿色除草剂的靶标，靶向AHAS的商品化除草剂活性高，选择性强，对人体和动物无害。然而，此类除草剂的长期使用，使杂草产生了严重的抗性。因此，我们致力于开发新作用机制的超高效绿色除草剂，解决农药的抗性问题。AHAS由催化亚基和调控亚基组成，两者的相互作用对酶发挥完整的活性十分重要。现有的靶向AHAS的除草剂的共同机制是阻碍催化亚基上的底物通道，单一的作用机制导致杂草更容易对所有除草剂产生共同抗性。研究表明，AHAS调控亚基的缺失，以及支链氨基酸对全酶活性的反馈抑制，都与现有靶向AHAS的除草剂有相当的AHAS活性抑制作用。因此，我们可以设计小分子化合物阻止调控亚基与催化亚基的作用，也可以模拟支链氨基酸的反馈抑制机制，从而达到抑制AHAS活性的目的。但是目前为止，AHAS全酶复合物的晶体结构及其与缬氨酸的复合物晶体结构还没有报道，我们对AHAS调控亚基的激活机制以及支链氨基酸的反馈抑制机制还知之甚少，这严重阻碍了新型AHAS抑制剂的设计。因此，AHAS全酶晶体结构的解析，以及相关作用机制的阐明，是开发新型超高效绿色除草剂的关键。 本文以大肠杆菌AHAS为研究对象，通过超速离心实验，讨论了单独催化亚基、单独调控亚基以及全酶复合物在溶液中的聚集状态，证明了调控亚基的加入影响了催化亚基的聚集状态，而这种聚集状态的改变可能就是酶活性改变的原因。此外，本文还对大肠杆菌AHAS全酶复合物进行了结构生物学的研究，成功获得了大肠杆菌AHASⅠ全酶复合物的晶体，并且初步解析了全酶复合物的晶体结构模型。