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嗜碱芽孢杆菌N16-5是实验室分离自内蒙古乌都淖湖的一株嗜碱菌，能利用广泛的单糖与甘露聚糖、木聚糖和果胶等多糖底物，前期不同碳源条件下的转录组研究发现该菌株基因组上存在一个木聚糖利用相关的基因簇。本论文通过对基因簇上基因的生物信息学分析，推测菌株N16-5主要以木寡糖形式利用木聚糖;通过检测基因敲除菌株的生理表型，证实了基因簇上的两个ABC转运蛋白特异性转运木寡糖，且在木聚糖利用过程中起着重要作用;同时对木寡糖转运蛋白的底物结合蛋白AguE和XynE分别进行了异源表达和纯化。本研究主要内容包括： ⑴通过NCBI数据库同源比对搜索结果注释了基因簇编码蛋白的功能，结合其他如水解酶类信号肽预测、ABC转运蛋白跨膜蛋白的跨膜螺旋结构预测及保守序列分析、底物结合蛋白的结构模拟及在TCDB数据库的比对搜索等结果，我们推测嗜碱芽孢杆菌N16-5利用木聚糖的方式如下:通过分泌胞外木聚糖酶部分水解木聚糖为不同长短或结构的木寡糖或木二糖，降解产物经木寡糖转运蛋白的协同作用特异性转运至胞内，再在胞内酶α-葡糖醛酸酶和β-木糖苷酶的作用下完全水解成木糖，木糖经木糖异构酶和木酮糖激酶作用后根据细胞生理需要进入HMP途径或TCA循环，参与细胞代谢。通过构建木寡糖结合蛋白AguE和XynE的系统发育树，我们发现菌株N16-5的木寡糖转运蛋白在Bacillus属的一些嗜盐碱菌、Geobacillus属的一些嗜热菌及Paenibacillus属的兼性厌氧菌中广泛存在，推测这些菌株利用木聚糖的方式与嗜碱芽孢杆菌N16-5类似。 ⑵构建了xynE基因缺失菌株N16-5(△xynE)和功能回补菌株。在木聚糖培养基中培养时，相比野生型，缺失型菌株生长明显延迟，培养基中出现了还原糖的累积与消耗的过程;回补菌株恢复了野生型表型，且最终生物量比野生型略高，这说明底物结合蛋白XynE在菌株利用木聚糖过程中起重要作用。根据不同培养时间点木聚糖培养基组分HPLC检测分析结果，推测XynE主要结合木二糖、木三糖和木四糖等寡糖;缺失型菌株和野生型菌株在木糖培养基上的生长情况比较也证实XynE蛋白与木糖转运无关。 ⑶分别构建了aguE基因缺失菌株N16-5(△aguE)与aguE和xynE双基因缺失菌株N16-5(△xynE(⊿) aguE)。通过分别比较缺失菌株N16-5(△aguE)与野生型菌株、N16-5(△xynE)与N16-5(△xynE(⊿) aguE)在木聚糖培养基中的生长情况，证实了AguE在菌株木聚糖利用过程中起重要作用;不同培养时间点木聚糖培养基组分HPLC检测分析结果表明AguE可能结合（支链）木三糖。菌株N16-5(△xynE(⊿) aguE)和野生型菌株在木糖培养基中生长情况表明AguE与木糖转运无关。 ⑷PCR扩增截去信号肽序列的aguE基因和xynE基因，分别连入表达载体pET28a后转化Rosetta DE3感受态细胞。添加0.5 mM IPTG诱导剂后在25℃诱导表达8h，获得大量可溶性表达的AguE蛋白和XynE蛋白。通过Ni离子螯合层析柱纯化，摸索适宜咪唑浓度漂洗缓冲液后获得了一定纯度的AguE蛋白和XynE蛋白。