螺旋藻蓝细菌光敏色素SpPixJg2的克隆、表达及光转换特征开题报告

全文总字数：1378字

1. 研究目的与意义

研究的目的：研究蓝细菌光敏色素SpPixJg2的光化学特征

其意义在于：利用该光敏色素蛋白的光化学特征应用于生物传感器以及其他领域。

2. 国内外研究现状分析

蓝细菌光敏色素(cbcrs)是一类共价结合藻胆色素发色团具有光谱多样性的光受体家族，能够响应从紫外光到红外光范围内的光信号，进而影响蓝细菌的光化学行为，是蓝细菌感受光的重要光受体与植物光敏色素有较远的亲缘关系，且只存在于蓝细菌内。蓝细菌光敏色素通过n-末端gaf (cgmp phosphodiesterase, adenylyl cyclase and fhla domain) 结构域中保守性半胱氨酸共价结合藻胆色素，形成具有感光生理功能的色素蛋白质。研究表明，单独的gaf结构域与生成藻胆色素的基因在大肠杆菌中共表达,可获得与蓝细菌光敏色素全蛋白的光化学性质相似的色素蛋白。

1959年butler等在植物体内检测到了一种吸收红光/远红光且可发生可逆光转换的光受体，并把这种色素蛋白复合物命名为植物光敏色素（phytochrome)。在植物的光受体中，除了红光/远红光受体外，还有隐花色素（cryptochrome)、蓝光受体、uv-a受体和uv-b受体等。随着植物光敏色素的相继发现，研究者们对各种光和生物的光受体进行了研究，发现光敏色素存在于所有的光合生物当中，甚至在非光合细菌中也存在，如蓝细菌中也存在与植物光敏色素相似的光敏色素。由于原核生物当中的光敏色素多种多样，且存在不同的命名方法，为了简化命名，研究者们将原核生物当中的光敏色素统称为细菌光敏色素。

1996年，kehoe 通过对fremyelladiplosiphon的补色光适应效应进行研究，确定了具有光适应性的rece基因。rece与植物光敏色素有一定程度的相关性。同时，他们还指出其他蓝细菌中也具有与植物光敏色素类似的基因，这一开拓性的工作极大扩展了蓝细菌光敏色素的研究。随后lamparter等在synechocystis sp. pcc 6803中发现cph1基因编码光受体，该光受体，该光受体能够结合藻胆色素，表现出于植物光敏色素类似的红光/远红光可逆光效应，并将cph1称为类植物光敏色素。至今，研究者们已经在念珠藻、聚球藻等蓝细菌中发现了上百个蓝细菌光敏色素。

光敏色素用于生物传感器的研究还刚刚起步，许多的研究还是处于探讨阶段，光敏色素有两个重要的优势：发射红色和远红色荧光甚至红外荧光以及具有光激活和光转换的特征。利用光敏色素的这一特征作为调控开关应用于其他领域拥有十分广阔的前景。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：研究蓝细菌光敏色素蛋白的光化学特征，通过分子克隆、蛋白质表达获得目标蛋白，然后检测观察蓝细菌光敏色素的光化学特征。

研究计划：

1、2017.12-2018.1：阅读与研究课题相关的文献；

4. 研究创新点

通过对蓝细菌光敏色素SpPixJg2的光化学特征的研究，观察其光转换特性，根据其在不同波长的颜色变化，可以将其作为调控开关或者作为一个指示特征，应用于生物传感器、污染物检测等其他领域