本文關(guān)鍵詞：產(chǎn)電微生物Geobacter菌毛蛋白導(dǎo)電功能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：產(chǎn)電微生物,在外界電子受體不能進(jìn)入細(xì)胞的情況下,它們能夠?qū)⒑粑溠由斓郊?xì)胞外,將電子傳遞到胞外受體。如果以人工電極作為胞外電子受體,則可以構(gòu)成微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell, MFC)。MFC可以將有機(jī)物直接轉(zhuǎn)化為電能,提供一種清潔的可再生能源,在產(chǎn)生電能的同時(shí)降解工業(yè)和生活廢水中的有機(jī)物質(zhì),起到環(huán)境保護(hù)的作用。同時(shí),借助于胞外電子轉(zhuǎn)移,可以促進(jìn)環(huán)境中毒性或放射性金屬污染物質(zhì)的還原,從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境的生物修復(fù)。胞外電子轉(zhuǎn)移也是實(shí)現(xiàn)能源物質(zhì)制造的新途徑。最新研究發(fā)現(xiàn)一些產(chǎn)電微生物,如硫還原地桿菌能利用具有金屬導(dǎo)電性的菌毛進(jìn)行胞外電子轉(zhuǎn)移,但是菌毛的導(dǎo)電機(jī)制尚未明確。本文利用PilFind算法和聚類分析預(yù)測和識別導(dǎo)電菌毛的同源蛋白,運(yùn)用多序列比對工具M(jìn)AFFT對地桿菌菌毛蛋白的序列特征進(jìn)行分析,使用MEME預(yù)測的菌毛相關(guān)模體,比較分析QUARK預(yù)測出的蛋白三級結(jié)構(gòu)的特性。通過構(gòu)建物種進(jìn)化樹和基因進(jìn)化樹,探索導(dǎo)電菌毛的進(jìn)化源頭。從測序完全的9個(gè)地桿菌和2個(gè)粘土桿菌基因組中(42000個(gè)蛋白質(zhì))預(yù)測出183條具有菌毛特征的候選蛋白。聚類分析后識別出包括GSU1496在內(nèi)的11條同源的a類四型菌毛主蛋白,其中5條蛋白注釋未知,與硫還原地桿菌擁有類似長度的短菌毛蛋白有7條。另外使用PSI-BLAST在地桿菌和粘土桿菌基因組中預(yù)測出七條GSU1497的同源基因。分析菌毛同源蛋白的連鎖關(guān)系,發(fā)現(xiàn)GSU1496和GSU1497的同源基因在具有短菌毛的菌種中一一對應(yīng),且擁有很高的線性保守性。菌毛蛋白與導(dǎo)電相關(guān)的序列特征有：+1、+24和+27位的芳香族氨基酸高度保守,而+32、+51和+57位芳香族氨基酸位點(diǎn)卻存在差異,+57位的賴氨酸處在高度可變的菌毛蛋白C端區(qū)域,可能對菌毛導(dǎo)電具有重要的作用。結(jié)構(gòu)特征分析發(fā)現(xiàn)GSU1497及其同源蛋白之間雖然序列一致性不高,但是預(yù)測的二級結(jié)構(gòu)卻表明它們在結(jié)構(gòu)上具有較高的相似性：GSU1497具有一段四個(gè)連續(xù)反平行的β折疊結(jié)構(gòu),球狀外形也與四型菌毛蛋白的C端結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的相似性。模體分析發(fā)現(xiàn)GSU1497及其同源蛋白以及長菌毛的C端部分擁有一個(gè)保守的序列模體：正常菌毛球狀C端的β曲折結(jié)構(gòu)。構(gòu)建物種進(jìn)化樹和基因進(jìn)化樹,發(fā)現(xiàn)地桿菌和粘土桿菌的短菌毛和長菌毛在物種進(jìn)化上形成了不同的分支,唯一通過實(shí)驗(yàn)證明具有金屬導(dǎo)電性菌毛的兩個(gè)菌種G.sulfurreducens.PCA和G.metallireducens GS-15分在同一個(gè)短菌毛的分支中,脫鐵桿菌在菌毛蛋白的進(jìn)化上與地桿菌具有緊密的聯(lián)系。這些結(jié)果表明導(dǎo)電菌毛蛋白具有特異的序列特征、結(jié)構(gòu)特性和進(jìn)化源頭,有助于我們進(jìn)一步闡明菌毛的導(dǎo)電機(jī)制。
【關(guān)鍵詞】：地桿菌 微生物燃料電池 微生物納米導(dǎo)線 菌毛蛋白 胞外電子轉(zhuǎn)移 芳香族氨基酸
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q936
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 縮略詞表10-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1. 產(chǎn)電微生物12-17
• 1.1.1. 微生物12
• 1.1.2. 產(chǎn)電微生物和微生物燃料電池12-15
• 1.1.3. 希瓦氏菌和地桿菌15-17
• 1.2. 產(chǎn)電微生物的電子轉(zhuǎn)移機(jī)制17-19
• 1.2.1. 胞外電子轉(zhuǎn)移17-18
• 1.2.2. 導(dǎo)電菌毛與納米導(dǎo)線18-19
• 1.3. 四型菌毛蛋白19-25
• 1.3.1. 四型菌毛系統(tǒng)與二型分泌系統(tǒng)19-20
• 1.3.2. 四型菌毛的組裝模型及其功能20-22
• 1.3.3. 四型菌毛蛋白及其序列結(jié)構(gòu)特征22-23
• 1.3.4. 地桿菌屬中的四型菌毛蛋白23-25
• 1.4. 課題的研究內(nèi)容與方案25-26
• 1.4.1. 課題研究內(nèi)容25-26
• 1.4.2. 課題研究方案26
• 1.5. 論文章節(jié)安排26-27
• 第二章 菌毛蛋白的預(yù)測和識別27-43
• 2.1. 四型菌毛蛋白的分類27-30
• 2.1.1. 四型菌毛蛋白的分類27-28
• 2.1.2. 四型菌毛蛋白的共性28-30
• 2.2. 四型菌毛蛋白的預(yù)測30-39
• 2.2.1. 微生物基因組的選取30-31
• 2.2.2. 四型菌毛蛋白的預(yù)測方法31-33
• 2.2.3. 菌毛蛋白預(yù)測結(jié)果分析33-36
• 2.2.4. 菌毛蛋白聚類分析36-38
• 2.2.5. T4a主菌毛蛋白的識別38-39
• 2.3. 地桿菌中GSU1497同源基因挖掘39-42
• 2.3.1. GSU1497的功能預(yù)測和研究進(jìn)展39-40
• 2.3.2. GSU1497的同源基因預(yù)測40-42
• 2.4. 本章小結(jié)42-43
• 第三章 地桿菌菌毛蛋白的序列與結(jié)構(gòu)分析43-59
• 3.1. 菌毛蛋白的線性排布分析43-44
• 3.2. 菌毛蛋白多序列比對與序列特征提取44-48
• 3.2.1. 常用的多序列比對工具比較44
• 3.2.2. 導(dǎo)電菌毛蛋白多序列比對44-47
• 3.2.3. GSU1497及其同源蛋白多序列比對結(jié)果47-48
• 3.3. GSU1497蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測分析48-58
• 3.3.1. GSU1497二級結(jié)構(gòu)預(yù)測分析48-50
• 3.3.2. GSU1497蛋白三級結(jié)構(gòu)預(yù)測分析50-54
• 3.3.3. GSU1497中序列模體的識別和短菌毛的預(yù)測54-58
• 3.4. 本章小結(jié)58-59
• 第四章 導(dǎo)電菌毛蛋白進(jìn)化分析59-68
• 4.1. 分子系統(tǒng)發(fā)育分析59-60
• 4.2. 地桿菌物種樹的構(gòu)建和分析60-64
• 4.3. 四型菌毛蛋白基因樹構(gòu)建和分析64-67
• 4.4. 本章小結(jié)67-68
• 第五章 總結(jié)和展望68-71
• 5.1. 論文工作總結(jié)68-69
• 5.2. 展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 附錄77-78
• 作者簡介78

【相似文獻(xiàn)】

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1 倪宏波;郎秀艷;邵光喜;周玉龍;焉秋龍;劉銀冰;宮大慶;王春仁;;牛源大腸桿菌F41菌毛蛋白的原核表達(dá)和多克隆抗體的制備[J];中國生物制品學(xué)雜志;2013年01期

2 ;[J];;年期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王R，

本文編號：262896