施氏假單胞菌鐵吸收調(diào)節(jié)蛋白Fur介導(dǎo)的固氮調(diào)控機(jī)制
發(fā)布時(shí)間：2021-07-28 15:28
鐵在微生物的各關(guān)鍵代謝中起重要輔因子的作用。鐵吸收調(diào)節(jié)因子Fur是革蘭氏陰性菌中鐵代謝的核心調(diào)控元件,在含鐵蛋白的活性調(diào)控及微生物–宿主互作過程中發(fā)揮重要作用。施氏假單胞菌A1501是一株根際聯(lián)合固氮菌,其高效固氮及根表定殖需要大量含鐵蛋白（如固氮酶）的參與。前期研究發(fā)現(xiàn)fur基因突變導(dǎo)致A1501菌的固氮酶活顯著下降,暗示Fur可能參與固氮基因表達(dá)調(diào)控,但具體機(jī)制尚不清楚。此外,非編碼RNA PrrF被報(bào)道通過RNA–RNA互作在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控含鐵蛋白SodB的表達(dá),A1501菌中該ncRNA是否參與固氮酶的表達(dá)調(diào)控值得深入研究。本研究通過測(cè)定不同外界鐵條件下菌株的生長(zhǎng)、固氮等表型明確了Fur對(duì)胞外鐵的響應(yīng)規(guī)律,并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析、蛋白–DNA互作及RNA–RNA互作等方法探究了A1501菌中Fur蛋白調(diào)控固氮基因表達(dá)的分子機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:1.測(cè)定了野生型A1501、fur突變株?fur和回補(bǔ)株com-fur在鐵豐富(基本K培養(yǎng)基,50μM Fe3+或Fe2+)和鐵限制(K培養(yǎng)基含0.5μM Fe3+或Fe2+)...
【文章來源】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市
【文章頁數(shù)】：109 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
土壤中與Fe、Cu、As、Cd、Cr、O、N和S相關(guān)的重要氧化還原體配對(duì)的氧化還原梯度（YUetal.,2016）
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第一章緒論9式下，胞外Fe3+最初與鐵載體Pvd或Pch結(jié)合，復(fù)合體會(huì)通過偶聯(lián)能量供應(yīng)的TonB依賴性受體（FpvA或FptA）進(jìn)行跨外膜轉(zhuǎn)運(yùn)；復(fù)合體在與周質(zhì)結(jié)合蛋白結(jié)合后，繼續(xù)借助ATP結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)體（ABC）通過內(nèi)膜運(yùn)輸?shù)桨麅?nèi)，F(xiàn)e3+與Pvd或Pch分離并被還原為Fe2+后釋放到細(xì)胞質(zhì)中用于酶的合成或鐵儲(chǔ)存；過量的Fe2+與Fur結(jié)合，直接或通過胞漿外sigma因子（ECFσ因子）和其他調(diào)節(jié)因子調(diào)節(jié)與Pvd和Pch系統(tǒng)等鐵攝取相關(guān)基因的表達(dá)。另外，F(xiàn)ur還以類似的模式參與生物膜形成、sRNA合成等相關(guān)基因的表達(dá)（CORNELISetal.,2009）。圖1-6銅綠假單胞菌Pvd/Pch鐵信號(hào)響應(yīng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化示意圖（KIMetal.,2017）Fig.1-6Simplifiedpyoverdine/pyochelinironsignalingsysteminP.aeruginosa（KIMetal.,2017）此外，雖然Fur蛋白對(duì)大多數(shù)鐵調(diào)節(jié)基因的調(diào)控屬于表達(dá)抑制（如pcdS、fpvl和pchR），但研究表明Fur也能對(duì)靶標(biāo)基因的表達(dá)起激活作用，這些基因的共性是它們編碼的蛋白都含F(xiàn)e或Fe-S簇（ESCOLARetal.,1998;HANTKE,2001）。Masse等研究發(fā)現(xiàn)，E.coli中存在的非編碼RNARyhB對(duì)鐵代謝基因acnA、bfr、ftnA、fumA和sdhCDAB等存在抑制作用，而激活狀態(tài)的Fur蛋白會(huì)抑制RyhB的表達(dá)（圖1-7），F(xiàn)ur間接激活了上述鐵代謝基因的表達(dá)。因此，在低鐵條件下，RhyB表達(dá)并導(dǎo)致許多編碼含鐵或鐵儲(chǔ)存蛋白表達(dá)量明顯降低，進(jìn)而釋放鐵以用于細(xì)胞必需的生理活動(dòng)（MASSéetal.,2002;MASSéetal.,2005）。圖1-7Fur蛋白和ncRNARhyB的調(diào)控示意圖（劉一超等，2019）Fig.1-7SchematicrepresentationofFurandRhyBregulation（LIUetal.,2019）
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第一章緒論9式下，胞外Fe3+最初與鐵載體Pvd或Pch結(jié)合，復(fù)合體會(huì)通過偶聯(lián)能量供應(yīng)的TonB依賴性受體（FpvA或FptA）進(jìn)行跨外膜轉(zhuǎn)運(yùn)；復(fù)合體在與周質(zhì)結(jié)合蛋白結(jié)合后，繼續(xù)借助ATP結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)體（ABC）通過內(nèi)膜運(yùn)輸?shù)桨麅?nèi)，F(xiàn)e3+與Pvd或Pch分離并被還原為Fe2+后釋放到細(xì)胞質(zhì)中用于酶的合成或鐵儲(chǔ)存；過量的Fe2+與Fur結(jié)合，直接或通過胞漿外sigma因子（ECFσ因子）和其他調(diào)節(jié)因子調(diào)節(jié)與Pvd和Pch系統(tǒng)等鐵攝取相關(guān)基因的表達(dá)。另外，F(xiàn)ur還以類似的模式參與生物膜形成、sRNA合成等相關(guān)基因的表達(dá)（CORNELISetal.,2009）。圖1-6銅綠假單胞菌Pvd/Pch鐵信號(hào)響應(yīng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化示意圖（KIMetal.,2017）Fig.1-6Simplifiedpyoverdine/pyochelinironsignalingsysteminP.aeruginosa（KIMetal.,2017）此外，雖然Fur蛋白對(duì)大多數(shù)鐵調(diào)節(jié)基因的調(diào)控屬于表達(dá)抑制（如pcdS、fpvl和pchR），但研究表明Fur也能對(duì)靶標(biāo)基因的表達(dá)起激活作用，這些基因的共性是它們編碼的蛋白都含F(xiàn)e或Fe-S簇（ESCOLARetal.,1998;HANTKE,2001）。Masse等研究發(fā)現(xiàn)，E.coli中存在的非編碼RNARyhB對(duì)鐵代謝基因acnA、bfr、ftnA、fumA和sdhCDAB等存在抑制作用，而激活狀態(tài)的Fur蛋白會(huì)抑制RyhB的表達(dá)（圖1-7），F(xiàn)ur間接激活了上述鐵代謝基因的表達(dá)。因此，在低鐵條件下，RhyB表達(dá)并導(dǎo)致許多編碼含鐵或鐵儲(chǔ)存蛋白表達(dá)量明顯降低，進(jìn)而釋放鐵以用于細(xì)胞必需的生理活動(dòng)（MASSéetal.,2002;MASSéetal.,2005）。圖1-7Fur蛋白和ncRNARhyB的調(diào)控示意圖（劉一超等，2019）Fig.1-7SchematicrepresentationofFurandRhyBregulation（LIUetal.,2019）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]細(xì)菌感應(yīng)金屬信號(hào)及調(diào)節(jié)金屬穩(wěn)態(tài)的研究進(jìn)展[J]. 劉一超,戰(zhàn)崳華,柯秀彬,燕永亮. 生物技術(shù)進(jìn)展. 2019(04)
[2]水稻土中鐵-氮循環(huán)耦合體系影響鎘活性機(jī)理研究[J]. 李義純,李永濤,李林峰,唐明燈,王艷紅,艾紹英. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]水稻根際固氮細(xì)菌的研究[J]. 丘元盛,周淑萍,莫小真,王大耜,尤崇杓. 科學(xué)通報(bào). 1980(21)
碩士論文
[1]固氮施氏假單胞菌非編碼RNA NfiS轉(zhuǎn)錄后調(diào)控氧化脅迫反應(yīng)[D]. 張宏揚(yáng).中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2018
[2]固氮施氏假單胞菌RpoN蛋白調(diào)控硝酸鹽同化的作用機(jī)制[D]. 李耘.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2016
[3]施氏假單胞菌A1501中非編碼RNA CrcY的功能鑒定及其調(diào)控機(jī)制[D]. 谷偉.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2014
[4]固氮施氏假單胞菌次級(jí)代謝抑制因子RsmA的功能研究[D]. 尚立國(guó).中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2014
[5]固氮施氏假單胞菌RpoN和RpoS對(duì)鞭毛合成和趨化調(diào)控機(jī)制的研究[D]. 劉曉東.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
[6]固氮施氏假單胞菌ACC脫氨酶基因acdS的功能鑒定[D]. 王瑞.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2011
[7]固氮施氏假單胞菌一般脅迫反應(yīng)蛋白R(shí)poS的鑒定和作用機(jī)制研究[D]. 李燕.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2010
本文編號(hào)：3308167
【文章來源】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市
【文章頁數(shù)】：109 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
土壤中與Fe、Cu、As、Cd、Cr、O、N和S相關(guān)的重要氧化還原體配對(duì)的氧化還原梯度（YUetal.,2016）
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第一章緒論9式下，胞外Fe3+最初與鐵載體Pvd或Pch結(jié)合，復(fù)合體會(huì)通過偶聯(lián)能量供應(yīng)的TonB依賴性受體（FpvA或FptA）進(jìn)行跨外膜轉(zhuǎn)運(yùn)；復(fù)合體在與周質(zhì)結(jié)合蛋白結(jié)合后，繼續(xù)借助ATP結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)體（ABC）通過內(nèi)膜運(yùn)輸?shù)桨麅?nèi)，F(xiàn)e3+與Pvd或Pch分離并被還原為Fe2+后釋放到細(xì)胞質(zhì)中用于酶的合成或鐵儲(chǔ)存；過量的Fe2+與Fur結(jié)合，直接或通過胞漿外sigma因子（ECFσ因子）和其他調(diào)節(jié)因子調(diào)節(jié)與Pvd和Pch系統(tǒng)等鐵攝取相關(guān)基因的表達(dá)。另外，F(xiàn)ur還以類似的模式參與生物膜形成、sRNA合成等相關(guān)基因的表達(dá)（CORNELISetal.,2009）。圖1-6銅綠假單胞菌Pvd/Pch鐵信號(hào)響應(yīng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化示意圖（KIMetal.,2017）Fig.1-6Simplifiedpyoverdine/pyochelinironsignalingsysteminP.aeruginosa（KIMetal.,2017）此外，雖然Fur蛋白對(duì)大多數(shù)鐵調(diào)節(jié)基因的調(diào)控屬于表達(dá)抑制（如pcdS、fpvl和pchR），但研究表明Fur也能對(duì)靶標(biāo)基因的表達(dá)起激活作用，這些基因的共性是它們編碼的蛋白都含F(xiàn)e或Fe-S簇（ESCOLARetal.,1998;HANTKE,2001）。Masse等研究發(fā)現(xiàn)，E.coli中存在的非編碼RNARyhB對(duì)鐵代謝基因acnA、bfr、ftnA、fumA和sdhCDAB等存在抑制作用，而激活狀態(tài)的Fur蛋白會(huì)抑制RyhB的表達(dá)（圖1-7），F(xiàn)ur間接激活了上述鐵代謝基因的表達(dá)。因此，在低鐵條件下，RhyB表達(dá)并導(dǎo)致許多編碼含鐵或鐵儲(chǔ)存蛋白表達(dá)量明顯降低，進(jìn)而釋放鐵以用于細(xì)胞必需的生理活動(dòng)（MASSéetal.,2002;MASSéetal.,2005）。圖1-7Fur蛋白和ncRNARhyB的調(diào)控示意圖（劉一超等，2019）Fig.1-7SchematicrepresentationofFurandRhyBregulation（LIUetal.,2019）
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第一章緒論9式下，胞外Fe3+最初與鐵載體Pvd或Pch結(jié)合，復(fù)合體會(huì)通過偶聯(lián)能量供應(yīng)的TonB依賴性受體（FpvA或FptA）進(jìn)行跨外膜轉(zhuǎn)運(yùn)；復(fù)合體在與周質(zhì)結(jié)合蛋白結(jié)合后，繼續(xù)借助ATP結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)體（ABC）通過內(nèi)膜運(yùn)輸?shù)桨麅?nèi)，F(xiàn)e3+與Pvd或Pch分離并被還原為Fe2+后釋放到細(xì)胞質(zhì)中用于酶的合成或鐵儲(chǔ)存；過量的Fe2+與Fur結(jié)合，直接或通過胞漿外sigma因子（ECFσ因子）和其他調(diào)節(jié)因子調(diào)節(jié)與Pvd和Pch系統(tǒng)等鐵攝取相關(guān)基因的表達(dá)。另外，F(xiàn)ur還以類似的模式參與生物膜形成、sRNA合成等相關(guān)基因的表達(dá)（CORNELISetal.,2009）。圖1-6銅綠假單胞菌Pvd/Pch鐵信號(hào)響應(yīng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化示意圖（KIMetal.,2017）Fig.1-6Simplifiedpyoverdine/pyochelinironsignalingsysteminP.aeruginosa（KIMetal.,2017）此外，雖然Fur蛋白對(duì)大多數(shù)鐵調(diào)節(jié)基因的調(diào)控屬于表達(dá)抑制（如pcdS、fpvl和pchR），但研究表明Fur也能對(duì)靶標(biāo)基因的表達(dá)起激活作用，這些基因的共性是它們編碼的蛋白都含F(xiàn)e或Fe-S簇（ESCOLARetal.,1998;HANTKE,2001）。Masse等研究發(fā)現(xiàn)，E.coli中存在的非編碼RNARyhB對(duì)鐵代謝基因acnA、bfr、ftnA、fumA和sdhCDAB等存在抑制作用，而激活狀態(tài)的Fur蛋白會(huì)抑制RyhB的表達(dá)（圖1-7），F(xiàn)ur間接激活了上述鐵代謝基因的表達(dá)。因此，在低鐵條件下，RhyB表達(dá)并導(dǎo)致許多編碼含鐵或鐵儲(chǔ)存蛋白表達(dá)量明顯降低，進(jìn)而釋放鐵以用于細(xì)胞必需的生理活動(dòng)（MASSéetal.,2002;MASSéetal.,2005）。圖1-7Fur蛋白和ncRNARhyB的調(diào)控示意圖（劉一超等，2019）Fig.1-7SchematicrepresentationofFurandRhyBregulation（LIUetal.,2019）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]細(xì)菌感應(yīng)金屬信號(hào)及調(diào)節(jié)金屬穩(wěn)態(tài)的研究進(jìn)展[J]. 劉一超,戰(zhàn)崳華,柯秀彬,燕永亮. 生物技術(shù)進(jìn)展. 2019(04)
[2]水稻土中鐵-氮循環(huán)耦合體系影響鎘活性機(jī)理研究[J]. 李義純,李永濤,李林峰,唐明燈,王艷紅,艾紹英. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]水稻根際固氮細(xì)菌的研究[J]. 丘元盛,周淑萍,莫小真,王大耜,尤崇杓. 科學(xué)通報(bào). 1980(21)
碩士論文
[1]固氮施氏假單胞菌非編碼RNA NfiS轉(zhuǎn)錄后調(diào)控氧化脅迫反應(yīng)[D]. 張宏揚(yáng).中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2018
[2]固氮施氏假單胞菌RpoN蛋白調(diào)控硝酸鹽同化的作用機(jī)制[D]. 李耘.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2016
[3]施氏假單胞菌A1501中非編碼RNA CrcY的功能鑒定及其調(diào)控機(jī)制[D]. 谷偉.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2014
[4]固氮施氏假單胞菌次級(jí)代謝抑制因子RsmA的功能研究[D]. 尚立國(guó).中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2014
[5]固氮施氏假單胞菌RpoN和RpoS對(duì)鞭毛合成和趨化調(diào)控機(jī)制的研究[D]. 劉曉東.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
[6]固氮施氏假單胞菌ACC脫氨酶基因acdS的功能鑒定[D]. 王瑞.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2011
[7]固氮施氏假單胞菌一般脅迫反應(yīng)蛋白R(shí)poS的鑒定和作用機(jī)制研究[D]. 李燕.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2010
本文編號(hào)：3308167
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