| ACKNOWLEDGEMENTS | 第5-10页 |
| List of abbreviations | 第10-16页 |
| Abstract | 第16-17页 |
| 摘要 | 第18-20页 |
| CHAPTER ONE GENERAL INTRODUCTION AND REVIEW RELEVANT LITERATURE | 第20-53页 |
| 1.1. General introduction | 第20-21页 |
| 1.2. Review relevant literature | 第21-42页 |
| 1.2.1. D-mannitol production | 第21-23页 |
| 1.2.2. Chemical structure and properties of D- mannitol | 第23-25页 |
| 1.2.3. Natural occurance of D-mannitol | 第25-26页 |
| 1.2.4. D-mannitol application | 第26页 |
| 1.2.5. Enzymatic production of D-mannitol | 第26-28页 |
| 1.2.6. Chemical routes of D-mannitol production | 第28-30页 |
| 1.2.7. Role of D-mannitol dehydrogenase | 第30页 |
| 1.2.8. Possible rules of thermostable Mt DH on D-mannitol production pathway | 第30-31页 |
| 1.2.9. Biochemical parameters affecting D-mannitol production from 12 hyperthermophilic | 第31-36页 |
| 1.2.9.1. pH | 第32页 |
| 1.2.9.2. Thermodynamic | 第32-33页 |
| 1.2.9.3. Kinetic parameter | 第33-34页 |
| 1.2.9.4. Metal effect and depletion | 第34-35页 |
| 1.2.9.5. Co-factor and substrate specificity | 第35-36页 |
| 1.2.10. Sequence similarity and identity | 第36页 |
| 1.2.11. Molecular modeling | 第36-37页 |
| 1.2.12. Homology modeling | 第37-38页 |
| 1.2.13. Model modification | 第38页 |
| 1.2.14. Homology modeling steps | 第38-42页 |
| 1.2.14.1. Template identification | 第39-40页 |
| 1.2.14.2. Alignment | 第40页 |
| 1.2.14.3. Modeling and refinement | 第40-41页 |
| 1.2.14.4. Validation | 第41-42页 |
| 1.2.15. Advantages and limitation of homology modeling | 第42页 |
| 1.3. Importance of research topic | 第42-43页 |
| 1.4. Objectives | 第43-44页 |
| 1.5. References | 第44-53页 |
| CHAPTER TWO CHARACTERIZATION OF THERMOSTABLE MANNITOL DEHYDROGENASE FROM HYPERTHERMOPHILIC THERMOTOGA NEAPOLITANA DSM WITH POTENTIAL APPLICATION IN D-MANNITOL PRODUCTION | 第53-73页 |
| 2.1. Introduction | 第53-54页 |
| 2.2. Material and methods | 第54-57页 |
| 2.2.1. Chemicals and reagents | 第54页 |
| 2.2.2. Gene cloning and expression | 第54-55页 |
| 2.2.3. Purification of T. neapolitana Mt DH | 第55页 |
| 2.2.4. Determination of molecular weight | 第55页 |
| 2.2.5. T. neapolitana assay | 第55-56页 |
| 2.2.6. Determination of optimal p H and optimal temperature | 第56页 |
| 2.2.7. Effects of metal ions on enzyme activity | 第56页 |
| 2.2.8. Substrate specificity | 第56页 |
| 2.2.9. Kinetic analysis | 第56-57页 |
| 2.2.10. Analytical methods | 第57页 |
| 2.2.11. Sequence similarity | 第57页 |
| 2.3. Results and discussion | 第57-68页 |
| 2.3.1. Cloning, expression and purification of T. neapolitana Mt DH | 第57-60页 |
| 2.3.2. Effects of p H, temperature and metal ions on T. neapolitana Mt DH | 第60-62页 |
| 2.3.3. Effect of metal ions on T. neapolitana Mt DH | 第62-63页 |
| 2.3.4. Kinetic analysis | 第63-64页 |
| 2.3.5. Production of D-mannitol from D-fructose and T. neapolitana specificity | 第64-65页 |
| 2.3.6. Sequence similarity | 第65-68页 |
| 2.4. Conclusion | 第68-69页 |
| 2.5. References | 第69-73页 |
| CHAPTER THREE PURIFICATION AND CHARACTERIZATION OF THERMOSTABLE MANNITOL DEHYDROGENASE (MTDH) FROM CALDICELLULOSIRUPTOR 54 HYDROTHERMALIS | 第73-90页 |
| 3.1. Introduction | 第73-74页 |
| 3.2. Material and methods | 第74-77页 |
| 3.2.1. Chemicals reagents, plasmids and bacteria | 第74页 |
| 3.2.2. Gene cloning and expression of recombinant C. hydrothermalis Mt DH | 第74页 |
| 3.2.3. Purification of C. hydrothermalis Mt DH | 第74-75页 |
| 3.2.4. SDS-PAGE and molecular mass Determination | 第75页 |
| 3.2.5. Assay of recombinant C. hydrothermalis Mt DH | 第75页 |
| 3.2.6. The effects of temperature and p H on C. hydrothermalis Mt DH activity | 第75-76页 |
| 3.2.7. Effect of metal ions on recombinant C. hydrothermalis Mt DH activity | 第76页 |
| 3.2.8. Determination of kinetic parameters | 第76页 |
| 3.2.9. Substrate specificity of recombinant C. hydrothermalis Mt DH | 第76页 |
| 3.2.10. Analytical methods | 第76-77页 |
| 3.2.11. 3D structure and sequence alignment of C. hydrothermalis Mt DH | 第77页 |
| 3.3. Results and Discussion | 第77-87页 |
| 3.3.1. Molecular weight determination of the recombinant C. hydrothermalis Mt DH | 第77-79页 |
| 3.3.2. Effect of temperature and p H on C. hydrothermalis Mt DH | 第79-81页 |
| 3.3.3. Effects of metal ions on the activity of C. hydrothermalis Mt DH | 第81-83页 |
| 3.3.4. Kinetic parameter determination | 第83-84页 |
| 3.3.5. 3D and sequence similarity | 第84-86页 |
| 3.3.6. Substrate specificity | 第86页 |
| 3.3.7. D-mannitol production | 第86-87页 |
| 3.4. Conclusion | 第87页 |
| 3.5. References | 第87-90页 |
| CHAPTER FOUR MULTI-ENZYME CO-EXPRESSION PATHWAY FOR MANNITOL SYNTHESIS USING WHOLE RECOMBINANT ESCHERICHIA COLI CELLS. | 第90-102页 |
| 4.1. Introduction | 第90-91页 |
| 4.2. Material and methods | 第91-93页 |
| 4.2.1. Plasmids and chemicals | 第91-92页 |
| 4.2.2. Expression plasmid construction | 第92页 |
| 4.2.3. Whole-cell biotransformation | 第92页 |
| 4.2.4. Temperature, p H, and biomass optimization | 第92页 |
| 4.2.5. Molecular weight determination | 第92-93页 |
| 4.2.6. Optimization of D-mannitol yield from D-fructose | 第93页 |
| 4.2.7. Analytical Methods | 第93页 |
| 4.3. Results and discussion | 第93-99页 |
| 4.3.1. Whole-cell biotransformation | 第93-95页 |
| 4.3.2. Temperature, p H and biomass | 第95-97页 |
| 4.3.3. Molecular weight determination | 第97页 |
| 4.3.4. Optimization of fructose and mannitol | 第97-99页 |
| 4.4. Conclusion | 第99页 |
| 4.5. References | 第99-102页 |
| CHAPTER FIVE MOLECULAR MODELING AND DOCKING OF MANNITOL DEHYDROGENASE ACTIVE SITE AND THE RESIDUES INVOLVED IN THE INTERACTION WITH D-MANNITOL | 第102-117页 |
| 5.1. Introduction | 第102-103页 |
| 5.2. Material and methods | 第103-105页 |
| 5.2.1. Sequence similarity | 第103页 |
| 5.2.2. Protein homology modeling and verification | 第103-104页 |
| 5.2.3. Docking analysis | 第104页 |
| 5.2.4. Three dimensional (3D) structure verification | 第104-105页 |
| 5.3. Results and discussion | 第105-114页 |
| 5.3.1. Sequence alignment | 第107页 |
| 5.3.2. Molecular docking | 第107-114页 |
| 5.4. Conclusion | 第114页 |
| 5.5. References | 第114-117页 |
| GENERAL CONCLUSION AND RECOMMENDATION | 第117-119页 |
| CONCLUSION | 第117-118页 |
| KEY INNOVATION OF THESIS | 第118-119页 |
| RECOMMENDATIONS | 第119-120页 |
| LIST OF PUBLICATIONS | 第120页 |
