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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 醫學院
  3. 微生物學科所
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor李平篤
dc.contributor.authorLu-Sheng Hsiehen
dc.contributor.author謝陸盛zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-15T03:59:08Z-
dc.date.available2012-04-30
dc.date.copyright2010-04-30
dc.date.issued2010
dc.date.submitted2010-04-27
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/44947-
dc.description.abstract苯丙胺酸脫氨裂解酶 (Phenylalanine ammonia-lyase, PAL, EC 4.3.1.5 or 4.3.1.24) 催化苯丙胺酸 (phenylalanine) 非氧化型脫氨反應產生肉桂酸 (trans-cinnamic acid),是植物 phenylpropanoids 生合成的第一個關鍵酵素。許多植物二級代謝產物為 phenylpropanoids 衍生物,如黃酮素 (flavonoids)、花青素 (anthocyanins)、植物荷爾蒙、木質素 (lignin) 與植物殺菌素 (phytoalexins) 等。
綠竹 PAL 研究以竹殼蛋白質純化與基因選殖等方法進行。以 Q-TOF 質譜法鑑定純化的 PAL 之胺酸序列。篩選綠竹 cDNA 庫得到兩條 PAL 基因,命名為 BoPAL1 與 BoPAL2,ORF 分別為 2,139 bp 與 2,142 bp,彼此有 91% 核苷酸相似度與 96% 胺酸相似度。從綠竹 cDNA 中以 PCR 方法分離出全長 BoPAL3 與 BoPAL4 及不完整之 BoPAL5 基因。BoPAL2、BoPAL3 與 BoPAL4 皆由一個 intron 與兩個 exons 組成,但 BoPAL1 沒有 intron 存在。綠竹 PAL 胺酸具有保守性之活性區序列,Ala-Ser-Gly 三個胺酸會自體催化成 3,5-dihydro-5-methylidine-H-imidazol-4-one (MIO) 輔基。BoPALs 基因表現在 Escherichia coli 與 Pichia pastories 中,BoPAL1 與 BoPAL2 都以同質四元體存在,且可以偵測到 PAL 活性,重組蛋白質生化性質與原態竹殼 PAL 類似。大腸桿菌表現之 BoPAL2 重組蛋白質作為免疫小白鼠的抗原,製備之抗體可以專一性辨識原態與重組 PAL 蛋白質,使用 anti-PAL 抗體進行免疫組織化學研究。綠竹維管束組織 (vascular bundle) 中 PAL 主要定位於厚壁細胞 (sclerenchyma cells) 內,PAL 會參與木質素的生合成,與維管束組織發育相關。以 TAIL-PCR 成功選殖 BoPALs 基因的 5’-端上游區域,帶有可能之 TATA box 與數個 MRE (MYB recognition elements)。
zh_TW
dc.description.abstractPhenylalanine ammonia-lyase (PAL, EC 4.3.1.5 or 4.3.1.24) catalyzes the non-oxidative deamination of phenylalanine to trans-cinnamic acid and ammonia, the first step in the biosynthesis of phenylpropanoids. Many secondary metabolic products in plants, such as flavonoids, anthocyanin, plant hormone, lignin, phytoalexin, and benzoic acid derivatives, are derived from phenylpropanoids.
PAL from green bamboo was isolated and cloned from the shell of Bambusa oldhamii. The identity of the purified bamboo shell PAL was confirmed using Q-TOF tandem MS/MS de novo sequencing. Two PAL genes, designated as BoPAL1 and BoPAL2, were cloned from a Bambusa oldhamii cDNA library. The open reading frames of BoPAL1 and BoPAL2 were 2,139 and 2,142 bp in size, respectively. Three cDNAs of two full-length BoPAL3, BoPAL4 and a partialBoPAL5 sequences were isolated from bamboo by PCR-based cloning. BoPAL2, BoPAL3 and BoPAL4 consisted of one intron and two exons, but no intron was found in BoPAL1. BoPAL1 showed 91% nucleotide sequence identity and 96% protein sequence identity with BoPAL2. All PAL sequences contained a conserved active site motif, Ala-Ser-Gly triad, which can be converted into a 3,5-dihydro-5-methylidine-H-imidazol-4-one (MIO) prosthetic group. Both BoPAL1 and BoPAL2 genes were expressed in Escherichia coli and Pichia pastories. The recombinant proteins exhibited PAL activity and also existed as a homotetramer. The recombinant proteins had similar biochemical properties to the native bamboo shell PAL. Antibody against recombinant E. coli-expressed BoPAL2 was generated for immunohistochemical studies. The anti-PAL antibody could specifically recognize the protein isolated from bamboo and the recombinant proteins. In the vascular bundles of bamboo tissues, PAL was localized primarily in the sclerenchyma cells, which are lignified cells. During the development of vascular bundles, PAL enzyme in sclerenchyma cells would participate in lignin biosynthesis. Using a modified TAIL-PCR technique, the 5’-flanking region of the two BoPAL genes were successfully isolated. In the region isolated, a putative TATA box and several MRE (MYB recognition elements) could be identified.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-15T03:59:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1
ntu-99-D92B47205-1.pdf: 6335223 bytes, checksum: 521711c060770a72d96ccaa662684dc9 (MD5)
Previous issue date: 2010
en
dc.description.tableofcontents目錄……………………………………………….………………………a
縮寫表…………………………………………………………………….i
摘要………………………………………………………………………iii
Abstract…………………………………………………………..……...vi
第一章 緒論…………………….………………………………………..1
1.1 竹..………………………………………..…...……………………………...1
1.2 植物二級代謝與 Phenylpropanoid pathway..…....................………..……..2
1.3 苯丙胺酸脫氨裂解酶………………….……………..…..………………….4
1.4 禾本科植物 PAL具有 TAL 活性…………….………..……………..5
1.5 PAL 之分子生物學研究….…….…………..……….……...……………....8
1.6 PAL 之蛋白質結構與催化機制……………..……....……………………...9
1.7 PAL 之動力學研究…………..…………………...……………….……..13
1.8 影響 PAL 活性因素………………………..………..……………………13
1.8.1 光照………………………..…..……………….…..............................13
1.8.2 創傷與感染……………………..…..………….……………………..13
1.8.3 植物生長調節劑……………..…..……………...……………………14
1.8.4 產物調控……………..…………..……………..……………...……..14
1.9 PAL 之磷酸化與轉譯後修飾………..…………………………….....……15
1.10 PAL 之應用…………………….…………………………….……...…....16
1.11 實驗緣起……………………..……………..……………………………..17
第二章 材料與方法……………….……………………………………19
2.1植物材料…………………………..……….………………………………..19
2.2蛋白質定量法………..……………..…...………………………..…………19
2.3 活性分析法………………..……………………………………..…………19
2.3.1 苯丙胺酸脫氨裂解酶 (PAL) 活性分析法..…….……………….….19
2.3.2 酪胺酸脫氨裂解酶 (TAL) 活性分析法………….…………………20
2.4 蛋白質電泳檢定系統…………………………………….………………...20
2.4.1 原態膠體電泳 (Native-PAGE)…………………….………………...20
2.4.2 SDS-膠體電泳 (SDS-PAGE)………….……..……………………....21
2.4.3 CBR 蛋白質染色法……………..………………….………………...22
2.4.4 膠片乾燥法…………………...………………..……………………..23
2.5苯丙胺酸脫氨裂解酶的純化……………………………..………………...23
2.5.1 蛋白質粗抽……………………...………………….………………...23
2.5.2膠體過濾管柱層析……………….…….……..……………………....23
2.5.3 疏水性作用管柱層析……………..……………….…….…………...24
2.5.4 快速蛋白質液相管柱層析 (FPLC)………...………………………..24
2.5.5 Q-Tof (ESI-MS-MS)………...………………………………….……..25
2.5.6 活化能 (Activation energy, Ea)…………...………………………..26
2.6 分子生物學操作…………..………………………….…..………………...26
2.6.1 DNA 洋菜膠體電泳法..………...………………….………………...26
2.6.2聚合酶連鎖反應 (PCR)……………………..……………..………....26
2.6.3 T-A cloning…………………………………….…………….………..27
2.6.4 接合反應…………………………………………….……….……….27
2.6.5 質體之轉形..………………………………….………………………27
2.6.6 藍白篩選法…………………………………….……………………..27
2.6.7 質體快速檢定法………………...………..…….…………………….28
2.6.8 質體 DNA 之抽取…………………………….…………………….28
2.6.9 膠體中 DNA 片段之回收純化……………….…………………….28
2.6.10 RNA 抽取與分析方法……………………………………………...28
2.6.10.1 Total RNA 抽取..………..………….………………………28
2.6.10.2 RNA 甲醛洋菜膠體電泳分析法...………….……………..29
2.6.10.3 Reverse transcription PCR (RT-PCR).………..….………….29
2.6.11 Rapid Amplification of cDNA Ends (RACE)……...………………...30
2.6.11.1 3’-RACE 建構.....………..………….………………………30
2.6.11.2 以 3’-RACE 進行 PCR 反應…….………………………30
2.7 綠竹 cDNA 與基因組庫之篩選……..…………………………………...30
2.7.1 載體……….………………………………………………..…………30
2.7.2 菌種……….………………………………………………..…………31
2.7.3 綠竹 cDNA 庫篩選………………………..……………..…………31
2.7.3.1 以 DIG 標定核酸探針…..……………………………...…..31
2.7.3.2 效價測定 (tittering)……………………………….……...….32
2.7.3.3 塗盤 (plating)…………………………...………………...…32
2.7.3.4 溶菌斑之轉印 (membrane lift)……………………….…..…32
2.7.3.5 預雜合與雜合反應 (hybridization)……………………...….33
2.7.3.6 挑選正反應噬菌體……………………………………….….33
2.7.3.7 噬菌體胞內剪切 (in vivo excision)……………...……...…..33
2.7.4 綠竹基因組庫篩選………………………………………...……...….34
2.7.4.1 抽取噬菌體 DNA…...……………………….……..…….…34
2.7.4.2 限制酶切割..............................................................................34
2.7.5 DNA 定序……………..……………………………………..…….…35
2.8 表現載體的建構與重組蛋白質純化…………………………………...….35
2.8.1 Escherichia coli 表現系統 pTrcHis 載體……….…………..………35
2.8.1.1 質體………………...………………………………………...35
2.8.1.2 以 PCR 法進行 BoPALs ORF 合成….…….…………......36
2.8.1.3 限制酶切與接合反應………………………………….…….36
2.8.1.4 Sticky-End PCR 方式建構表現載體………………….…….36
2.8.1.5 Component cell 製作………………….……………….…….37
2.8.1.6 E. coli chemical transformation……..………………….…….37
2.8.1.7 Colony PCR…………………….…………………….……….37
2.8.1.8 表現蛋白質之誘導……………………………………….….37
2.8.2 E. coli 表現系統 (pGEX 4T-1 載體)………………………..………38
2.8.2.1 質體………………...………………………………………...38
2.8.2.2 限制酶切與接合反應………………………………….…….38
2.8.2.3 E. coli chemical transformation……..………………….…….38
2.8.2.4 表現蛋白質之誘導……………………………………….….39
2.8.3 Pichia pastoris 表現系統……….…….…………………..…..………39
2.8.3.1 質體………………...………………………………………...39
2.8.3.2 表現載體之建構…….………………...……………….…….39
2.8.3.3 勝任酵母菌製備…………………..…..……………….…….40
2.8.3.4 酵母菌轉形…………………………………………………..40
2.8.3.5 轉形酵母菌株之鑑定………………………………….…….40
2.8.3.6 最佳表現菌株與培養條件…………………………….…….41
2.8.4 His-tag 重組蛋白質純化…...………………………………..………41
2.8.4.1 大腸桿菌破菌……………………………………………..…41
2.8.4.2 酵母菌破菌…..…………………………………………..…..41
2.8.4.3重組 His 蛋白質純化………….…………..………………42
2.8.5 GST-tag 重組蛋白質純化…...……………..………………..………42
2.8.5.1 大腸桿菌破菌……………………………………………..…42
2.8.5.2 重組GST蛋白質純化……………….………………………42
2.9 抗體製備………………………………………………………………...….43
2.9.1 單株抗體之製備……………………………….……………..………43
2.9.2 小白鼠免疫…………………………………….……………..………43
2.9.3 細胞融合……………………………………….……………..………43
2.9.3.1 實驗準備…………...………………………………………...43
2.9.3.2 脾細胞收集..…..…...………………………………………...43
2.9.3.3 細胞融合法.…...…...………………………………………...44
2.9.3.4 HAT 篩選……...…...………………………………………...44
2.9.3.5 單株化………....…...………………………………………...45
2.9.4 細胞保存法…………………………………….……………..………45
2.9.4.1 細胞冷凍法………...………………………………………...45
2.9.4.2 細胞解凍法…....…...………………………………………...45
2.9.5 單株抗體的生產-腹水生產法………………....……………..………45
2.9.6 蛋白質電泳轉印法………….………………………………..………46
2.9.7 酵素免疫染色法 (HRP 系統)……………….……….……..………46
2.10 植物組織切片與染色……………………………...…………………..….46
2.10.1 固定 (Fixation)……..…..…………………….……………..………46
2.10.2 脫水 (Dehydration)…..……..………………..……………..………47
2.10.3 滲蠟 (Infiltration of paraffin)…..…………….……………..……47
2.10.4 埋蠟 (Embedding)…..…………….………………….……..………47
2.10.5 載玻片處理……….....…………….………………….……..………47
2.10.6 切片……………….....…………….………………….……..………48
2.10.7 張貼蠟帶………….....…………….………………….……..………48
2.10.8 脫蠟染色………….....…………….………………….……..………48
2.10.9 封片……………….....…………….………………….……..………48
2.10.10 免疫化學偵測 (Immunohistochemistry)...……...….……..………49
2.10.11 TBO 染色………………………………....……...….……..………49
2.10.12 木質素染色 (lignin staining, Phloroglucinol-HCl method)………49
2.11 TAIL-PCR (Thermal asymmetric interlace PCR)………………………….49
2.11.1 植物DNA製備…...…..……………………………………..………49
2.11.2 Primer sequences……....……………………………………..………50
2.11.3 TAIL-PCR 流程…..…..……………………………………..………51
2.12 基因鎗法轉殖與轉殖細胞活性分析………………...………………..….53
2.12.1 Truncated promoter 質體之建構…..………………………..………53
2.12.2 建構之質體大量純化……………....……………………..……...…54
2.12.3 水稻懸浮細胞培養...........………....………………………..………54
2.12.4 菸草懸浮細胞培養...........………....………………………..………55
2.12.5 轉殖材料之準備…….…………....……………………..…..………55
2.12.6 鎢粒子的製作………...…………....………………………..………55
2.12.7 DNA 覆蓋…………...…………....………………………..……..…56
2.12.8 基因鎗操作………...…………....…………………………..………56
2.12.9 轉殖細胞組織化學染色.………....………………………..……..…56
2.12.10 轉殖細胞 GUS 酵素活性螢光定量分析……..……….....………57
2.13 定點突變 (Site-Directed Mutagenesis)…….………...………………..….57
2.13.1 引子設計..........…...…..……………………………………..………57
2.13.2 以 PCR 反應合成定點突變之質體...……………………..………58
2.13.3 限制酶切割與質體轉形...…………………………………..………58
第三章 結果與討論………………………………………………….…59
Experimental flowchart…...…….……………………………..……...…………59 第一部份 綠竹 PAL 生化學與分子生物學研究………...……....…………….60
3.1 BoPALs 基因選殖….…………………………...…….…….......……..…....60
3.2 BoPALs 基因序列分析….…………………………...…….…………..…...61
3.2.1 BoPAL1………………………………………….….......……………..61
3.2.2 BoPAL2……………………………...……………................….....…..61
3.2.3 BoPAL3……………………………...……………................….....…..62
3.2.4 BoPAL4&BoPAL5………………...……….……................….....….....62
3.2.5 序列相似度與演化比較………………………….………..…………63
3.3 表現載體之建構….…………………………...…….………..........…..…...63
3.3.1 建構 pTrcHisA BoPALs 表現載體……...…….….......……………..63
3.3.2 建構 pGEX 4T-1 BoPAL1 表現載體……......….….......…...…..…..64
3.4 重組蛋白質之表現與檢定...………………………...…….…………..…...64
3.4.1 大腸桿菌 His-tag 重組蛋白質表現與純化…..….......……………..64
3.4.2 大腸桿菌 GST-tag 重組蛋白質表現與純化….….........…….……..65
3.4.3 嗜甲醇酵母菌 His-tag 重組蛋白質表現與純化….......…….……..66
3.5重組 BoPALs 蛋白質之生化性質…...……………...…….…………..…...66
3.5.1生化性質比較…………………………………...….......……………..67
3.5.2 TAL 活性測定………………………………….….........…….……..68
3.6 專一性抗體製備…………...………………………...…….…………..…...69
3.6.1 多株抗體製備…………………………………..….......……………..69
3.6.2 單株抗體製備….………………………………...........……….……..70
3.6.3 純化原態竹殼 PAL 蛋白質……………………........……….……..71
3.6.4 竹殼 PAL 蛋白質轉印與免疫染色……………........……….……..71
3.7 免疫組織定位…………...………………………...……….…………..…...72
3.7.1 植物組織染色法………………………………..….......……………..73
3.7.1.1 TBO staining………………………………...………………..73
3.7.1.2 Lignin staining (Phloroglucinol-HCl method)………………..73
3.7.1.3 Immuno-staining….…………………………………………..73
3.7.2 竹筍 (bamboo shoot)……………………………........…….….……..74
3.7.2.1 頂部 (top bamboo shoot)…………………………...………..74
3.7.2.2 基部 (bottom bamboo shoot)………………………………..74
3.7.3 竹殼 (bamboo shell)……………………………........……..….……..75
3.7.3.1 未出土白竹殼 (under-earthed white bamboo shell)…...….75
3.7.3.2 未出土褐竹殼 (under-earthed brown bamboo shell)….…..75
3.7.3.3 出土白竹殼 (above-earthed white bamboo shell………..….75
3.7.3.4 出土綠竹殼 (above-earthed green bamboo shell)….…...…..76
3.7.4 側芽 (bamboo branch shoot)….…………………........……….……..76
3.7.4.1白側芽 (white bamboo branch shoot)….........................…….76
3.7.4.2綠側芽 (green bamboo branch shoot)….………………...…..77
3.7.5 總結…………………………....…………………........……….……..77
3.8 BoPALs 基因結構……...………………...…………..…….…………..…...78
3.9 啟動子序列選殖……...………………...………………….…………..…...79
3.9.1 TAIL-PCR………………………………..….......……...........………..80
3.9.2 序列比對.………………………………..….......……...........………..80
3.9.3 BoPAL1………………………………..…...........……...........………..80
3.9.4 BoPAL2………………………………..…...........……...........………..81
3.10 啟動子短暫表現……...……………………..…….…………..…………..82
3.10.1 短暫 GUS 表現載體………………..….......……..............………..82
3.10.2 降低水稻內生性 GUS 活性…...……..….......……...........………..82
3.10.3 基因鎗擊發與轉殖水稻細胞組織化學染色............……...………..83
3.10.4 基因鎗擊發與轉殖菸草細胞組織化學染色....……...........………..83
3.11 胞內定位 (Subcellular localization).……..…….………….....…………..84
3.12定點突變.……..…….………….....…............................................………..84
第二部份 綠竹 CKX、MDH 與 C4H 基因選殖…………...………………….85
3.12 BoCKXs 選殖………………………………………...…….………..…...85
3.12.1 噬菌體 DNA 抽取與限制酶切割…………………………..……85
3.12.2 BoCKX1…………………………………………........……………..86
3.12.3 BoCKX2…………………………...……………................….....…..87
3.12.4 BoCKX3…………………………………………………..…………87
3.12.5 相似度比對………………….…………………………..…………87
3.12.6 Promoter 序列分析……………………………………..…….……88
3.12.7 實驗上的難題…………………….……………………..…………89
3.13 BoMDH 選殖……………………………………...…….…………..…...89
3.14 BoC4H 選殖……………………………………...…….…………..…...90
第四章 未來展望……......…......……………………………….………91
4.1 啟動子 GUS 短暫表現….........……………………….…………..……....91
4.2 轉錄表現量差異探討...............…………………………..………………...91
4.3 Protein-protein interaction…..…………………………….……....................91
4.4基質專一性探討....…..…………………………….………………………..92
4.5 探討 PAL 形成 heterotetramer 的可能性………………………...……..92
參考文獻……………………………..……………………….…………93
Publication…………………………………….………………………108
結果圖表集…………………………………………………….………109
dc.language.isozh-TW
dc.subject免疫組織定位zh_TW
dc.subject綠竹zh_TW
dc.subject苯丙胺酸脫氨裂解&#37238zh_TW
dc.subject基因選殖zh_TW
dc.subject單株抗體zh_TW
dc.subjectmonoclonal antibodyen
dc.subjectimmunohistochemical localizationen
dc.subjectBambusa oldhamiien
dc.subjectphenylalanine ammonia-lyaseen
dc.subjectmolecular cloningen
dc.title綠竹苯丙胺酸脫氨裂解酶之生化學與分子生物學研究zh_TW
dc.titleBiochemical and molecular biological studies of phenylalanine ammonia-lyase in Bambusa oldhamiien
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear98-2
dc.description.degree博士
dc.contributor.coadvisor楊健志
dc.contributor.oralexamcommittee林耀輝,林棋財,鄭石通,王恆隆
dc.subject.keyword綠竹,苯丙胺酸脫氨裂解&#37238,基因選殖,單株抗體,免疫組織定位,zh_TW
dc.subject.keywordBambusa oldhamii,phenylalanine ammonia-lyase,molecular cloning,monoclonal antibody,immunohistochemical localization,en
dc.relation.page165
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2010-04-27
dc.contributor.author-college生命科學院zh_TW
dc.contributor.author-dept微生物與生化學研究所zh_TW
顯示於系所單位:微生物學科所

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