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集胞藻(Synechocystis sp.)PCC6803是一种单细胞蓝藻，具有天然DNA转化系统，它既能利用光能进行自养生长，也可利用葡萄糖进行异养生长，是蓝藻分子遗传学研究的模式生物之一。磷酸葡萄糖变位酶(phosphoglucomutase，PGM)在生物界中普遍存在，属于磷酸己糖变位酶家族。磷酸葡萄糖变位酶催化葡萄糖-1-磷酸和葡萄糖-6-磷酸的相互转化，在糖原合成和分解中起重要作用。本文主要研究集胞藻PCC6803中两个磷酸葡萄糖变位酶基因对糖原合成的影响，将其在大肠杆菌表达并进行纯化，在离体系统分析其酶活性。本文的主要研究内容和结果分为以下两个部分：
(1)两个磷酸葡萄糖变位酶基因对集胞藻糖原含量的影响。在集胞藻基因组中，sll0726预测编码磷酸葡萄糖变位酶，slr1334编码具有磷酸葡萄糖变位酶/磷酸甘露糖变位酶(PGM/PMM)双重活性的酶。sll0726以C.K2插入失活突变株能完全分离，而slr1334的突变株不能，显示后者是集胞藻所必需的基因。采用酶法测定糖原，研究基因sll0726突变与糖原含量之间的关系。测定了不同培养条件下野生型及sll0726突变株糖原含量的情况。sll0726：：C.K2突变株在混养、自养、混养缺氮、自养缺氮不同生长条件下的糖原含量，分别是野生型的56％、63％、69％、45％。sll0726的突变导致糖原合成下降，但仍能合成糖原，通过下游基因敲除和互补实验确认了该表型的确是由sll0726失活导致。sll0726：：C.K2突变株细胞抽提液仍能检测到一定量的PGM活性。构建PpetE-slr1334突变株，以铜离子调控的PpetE启动子代替slr1334启动子调控其表达，检测到在Cu2+浓度降低到0.05μM时，该突变株的糖原含量是野生型的91.04％，而在Cu2+浓度降低为0时，细胞停止生长并漂白。
(2)集胞藻PCC6803中两种磷酸葡萄糖变位酶(PGM)的活性分析。在大肠杆菌中分别克隆并表达了Sll0726和Slr1334这2个蛋白，并进行纯化，发现初步纯化的Sll0726和Slr1334重组蛋白都具有PGM酶活。研究了这两种PGM的最适温度、最适pH值和对各种金属离子的依赖性，发现Sll0726和Slr1334都是在Mg2+存在的条件下PGM酶活最高，最适温度分别是50℃和45℃，最适pH分别是10和9.5。Sll0726蛋白既有PGM酶活，还有微弱的PMM酶活；相反，Slr1334蛋白具有较高的PMM酶，但同时也具有一定的PGM酶活。
本研究得到的主要结论是：
在集胞藻中，sll0726和slr1334编码产物都具有PGM酶活性，在糖原合成和利用途径中共同催化葡萄糖-1-磷酸和葡萄糖-6-磷酸的相互转化；sll0726编码产物是主要的PGM，slr1334编码产物是主要的PMM，但兼具PGM活性。