【摘要】：海洋石油污染日益嚴峻,海洋石油降解菌代謝機制研究一直是環(huán)境微生物學研究的熱點之一。柴油食烷菌(Alcanivorax dieselolei)B5是本實驗室發(fā)現(xiàn)的石油降解菌新種,廣泛分布在各種海洋環(huán)境中,對各類烷烴有較強的降解能力�；诨蚪M、轉錄組以及功能基因的研究,我們實驗室從中發(fā)現(xiàn)了多個烷烴感應、趨化、轉運、調控的關鍵因子,并對其作用機制進行研究。我們發(fā)現(xiàn),在信號傳導與代謝調控系統(tǒng)中,Cyo末端氧化酶位于趨化系統(tǒng)與代謝系統(tǒng)之間,調控著不同鏈長烷烴的代謝途徑,cyo D缺失會抑制長鏈烷烴的降解能力,而能促進短鏈烷烴的利用。同時Cyo末端氧化酶還能夠負調控烷烴代謝相關基因alm R的表達。但Cyo末端氧化酶調控烷烴降解途徑的機制仍不清楚。針對這一問題本研究對B5基因組進行深入分析,在cyo基因下游發(fā)現(xiàn)了B5T_00995和B5T_00996兩個相關基因。通過同源分析和結構預測后,發(fā)現(xiàn)B5T_00995基因編碼一個N-端具有六次跨膜結構、C-端具有組氨酸激酶活性的激酶組分;而B5T_00996基因編碼產(chǎn)物被證明對烷烴降解相關基因alm R具有阻遏作用,兩者構成雙組份系統(tǒng)。同源分析結果表明,B5T_00995基因編碼的激酶組分在第三、四次跨膜結構之間存在一個保守的GGXXNPF七肽序列,該序列被認為是一個醌結合位點。將B5T_00995和B5T_00996基因編碼蛋白體外純化后進行體外磷酸化實驗。實驗發(fā)現(xiàn)B5T_00995基因編碼的蛋白在ATP存在的情況下可以發(fā)生自我磷酸化過程,該磷酸化過程可以被氧化型醌抑制。同時發(fā)現(xiàn),自我磷酸化的B5T_00995編碼蛋白可以磷酸化B5T_00996基因編碼蛋白,即B5T_00995和B5T_00996基因編碼產(chǎn)物可以構成雙組份系統(tǒng),且醌能夠影響激酶組分的自我磷酸化過程。研究結果表明,在B5菌株的好氧呼吸鏈中,上游電子供體將電子傳遞給氧化型醌(CoQ),使其發(fā)生還原反應變成還原型醌(QH_2)。還原型醌被Cyo末端氧化酶氧化變成氧化型醌,電子被末端氧化酶傳遞給O_2,變成H_2O,從而完成電子傳遞。B5T_00995和B5T_00996基因編碼的雙組份系統(tǒng)中的感應組分能夠感應還原型醌,從而組氨酸激酶活性被激活,激酶組分發(fā)生自我磷酸化后將磷酸基團轉移至B5T_00996基因編碼的調控組分,使其發(fā)生結構改變。隨后調控組分作為調控蛋白調控烷烴代謝相關基因表達。
【圖文】：

石油處理并添加一些無機營養(yǎng)元素后則增加 70％[36]。2.3 本實驗關于柴油食烷菌 Alcanivorax dieselolei B5 的研究柴油食烷菌（Alcanivoraxdieselolei）B5 是我們實驗室 2005 年從勝利油田黃河入�？诓澈：Ｓ蛴臀廴镜谋韺雍Ｋ蛛x得到，后來在沿海至遠洋海域也有發(fā)現(xiàn)該菌種，它在表層海水至深層海水中都有分布[26, 37-40]。A. dieselolei B5 為革蘭氏陰性，γ-變形菌綱，桿狀，無芽孢，叢生鞭毛，能夠在 15-45℃溫度范圍內(nèi)生長，最適溫度為 28℃，鹽度生長范圍為 1-15％，最適鹽度為 3-7.5％。A.dieseloleiB5能夠降解多種烷烴（C6-C36），包括支鏈烷烴[41, 42]。并且它能夠產(chǎn)生一種脂肽作為生物活性劑加速烷烴的吸收[43]，同時 B5 可以編碼一系列烷烴單加氧酶，包括AlkB、CYP、AlmA，其中 AlmA 被認為與長鏈烷烴降解有關[41]。本實驗室對A.dieseloleiB5不同鏈長的烷烴代謝網(wǎng)絡及調控機制進行了深入研究，并發(fā)現(xiàn)了一些列烷烴感知、趨化、轉運、調控的關鍵因子并闡述了其作用機制[44]。

3.2 細菌有氧呼吸呼吸鏈及末端氧化酶在原核生物中，呼吸鏈是指位于細胞膜上，一組呈氧化還原電勢梯度差、鏈狀排列的電子傳遞體，它們可以逐級地把電子從低氧化還原電勢的化合物傳遞到高氧化還原電勢上并使其還原。在此過程中，，偶聯(lián)氧化磷酸化反應，產(chǎn)生一個跨膜的質子動勢，從而進一步合成 ATP。組成呼吸鏈的這一系列傳遞電子載體，除呼吸醌之外，都是蛋白質或者含有輔基、輔酶的酶。原核生物中，以及原核生物與真核生物的呼吸鏈組分都是相似的（見圖 2），生物體內(nèi)經(jīng)代謝產(chǎn)生的化學能以 NADH2、FADH2為載體經(jīng) NADH2脫氫酶或琥珀酸脫氫酶將電子傳遞給醌，氧化型醌接受電子變成攜帶電子的還原型。還原型醌上的電子一部分經(jīng)細胞色素 c 還原酶傳遞給細胞色素 c，被細胞色素 c 氧化酶氧化后，將電子傳遞給氧氣生成水，另一部分由泛醌氧化酶直接將電子從還原型醌傳遞給氧氣。
【學位授予單位】：國家海洋局第三海洋研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X55;X172

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本文編號：2604601