發(fā)布時(shí)間：2017-12-15 20:18

  本文關(guān)鍵詞：節(jié)桿菌分裂發(fā)育相關(guān)基因及其功能研究

  更多相關(guān)文章： 節(jié)桿菌(Arthrobacter) 分裂發(fā)育 細(xì)胞骨架蛋白 FtsZ 功能

【摘要】：節(jié)桿菌是一類廣泛存在于土壤中的放線菌,具有高效降解有機(jī)污染物、生物固氮、合成生物燃料等多種生物學(xué)功能,是一類極具應(yīng)用價(jià)值的微生物。另外,節(jié)桿菌還具有極強(qiáng)的抗逆能力,能夠長(zhǎng)期忍受營(yíng)養(yǎng)缺乏、溫度驟變等多種脅迫,因此,在深層土壤、冰川、沙漠等多種極端環(huán)境中均發(fā)現(xiàn)有它的存在。節(jié)桿菌的強(qiáng)抗逆能力與其形態(tài)的變化(桿狀、球形、類似菌絲體狀、菌絲體狀)是直接相關(guān)的。目前,國內(nèi)外對(duì)節(jié)桿菌的研究多集中于污染物降解方面及基因組學(xué)方面。由于節(jié)桿菌遺傳特殊性,其可被用于遺傳改造的工程質(zhì)粒直到2005年才被報(bào)道,因此人們對(duì)節(jié)桿菌遺傳發(fā)育方面的研究少之甚少。截止目前,調(diào)節(jié)節(jié)桿菌多形性分裂發(fā)育的功能基因尚未見報(bào)道。本論文以分離自天山一號(hào)冰川的節(jié)桿菌A3和分離自青藏高原凍土中的節(jié)桿菌Ar51為研究對(duì)象,通過基因組測(cè)序、生物化學(xué)、遺傳學(xué)分析鑒定,最終發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)與調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂發(fā)育相關(guān)的新基因和一個(gè)已知分裂發(fā)育相關(guān)基因卻具有調(diào)控節(jié)桿菌多形性發(fā)育的新生物學(xué)功能,探討了它們各自在節(jié)桿菌細(xì)胞分裂發(fā)育中的作用機(jī)理,取得以下研究成果:1、揭示FtsZ對(duì)電荷非常敏感且具有影響節(jié)桿菌多形性發(fā)育的新功能。體外聚合研究發(fā)現(xiàn)節(jié)桿菌FtsZ對(duì)電荷效應(yīng)非常敏感——電荷效應(yīng)相對(duì)較強(qiáng)其絲狀聚合能力相對(duì)較弱,而電荷效應(yīng)相對(duì)較弱時(shí)其絲狀聚合能力較強(qiáng);同時(shí)發(fā)現(xiàn)節(jié)桿菌FtsZ聚合速度非常緩慢,鉀離子是它聚合成長(zhǎng)絲狀物的必需條件。通過研究生長(zhǎng)在不同鹽濃度下節(jié)桿菌FtsZ的定位(萬古霉素?zé)晒馊旧?,發(fā)現(xiàn)正常生境下節(jié)桿菌體內(nèi)Z環(huán)形成概率為1個(gè)/菌,此時(shí)菌體呈桿狀;高鹽環(huán)境下節(jié)桿菌FtsZ無法有效聚合(Z環(huán)形成概率為0-1個(gè)/菌),此時(shí)菌體呈類似菌絲體狀;低鹽或無鹽環(huán)境下節(jié)桿菌無法生長(zhǎng),揭示FtsZ對(duì)電荷非常敏感,與其它微生物中FtsZ功能相比,節(jié)桿菌FtsZ還具有與節(jié)桿菌多形性相關(guān)的新生物學(xué)功能。2、發(fā)現(xiàn)sfi是控制節(jié)桿菌分裂過程中隔膜形成的一個(gè)關(guān)鍵基因。通過免疫共沉淀實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與節(jié)桿菌分裂發(fā)育緊密相關(guān)的新基因(將其命名為sfi)。遺傳學(xué)研究表明:和野生型節(jié)桿菌相比,sfi基因缺失突變體生長(zhǎng)速度較慢、細(xì)胞長(zhǎng)度較短且分裂過程中細(xì)菌隔膜形成較困難,回補(bǔ)sfi基因后可恢復(fù)與野生型節(jié)桿菌相似的表型,揭示sfi是控制節(jié)桿菌分裂過程中隔膜形成的一個(gè)關(guān)鍵基因。3、發(fā)現(xiàn)FzpA是一類存在于放線菌中的新型中間纖維類似蛋白,它具有促進(jìn)FtsZ體內(nèi)聚合的功能。通對(duì)節(jié)桿菌中Coil-Coil結(jié)構(gòu)域進(jìn)行高通量篩選并結(jié)合生物化學(xué)方法,發(fā)現(xiàn)節(jié)桿菌A3中存在一種特殊的可以自我聚合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的蛋白(將其命名為FzpA)。通過遺傳學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)fzpA缺失突變體對(duì)于節(jié)桿菌是致死的,超表達(dá)fzpA可促使節(jié)桿菌體內(nèi)分裂形成的Z環(huán)數(shù)目從1個(gè)/菌增多至3個(gè)/菌。SMART分析顯示FzpA具有一個(gè)與Fts Z相互作用的結(jié)構(gòu)域、一個(gè)與ZipA相互作用的結(jié)構(gòu)域和一個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域,并且FzpA廣泛存在于放線菌中,揭示FzpA可能是放線菌具有替代FtsA功能的一種新型細(xì)胞骨架類似蛋白。綜上所述,本研究通過對(duì)分離自天山一號(hào)冰川的節(jié)桿菌A3和分離自青藏高原凍土中的節(jié)桿菌Ar51進(jìn)行研究,最終發(fā)現(xiàn)兩個(gè)與調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂發(fā)育相關(guān)的新基因和一個(gè)已知分裂發(fā)育相關(guān)基因卻具有調(diào)控節(jié)桿菌多形性相關(guān)的新生物學(xué)功能。這為人們進(jìn)一步研究放線菌分裂發(fā)育提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí),由于結(jié)核分枝桿菌與節(jié)桿菌同屬放線菌,且在形態(tài)分化、細(xì)胞壁形成、分裂發(fā)育相關(guān)基因以及基因組特征上存在著諸多相似性,因此,本研究也為抑制放線菌的新型藥物開發(fā)提供潛在的科學(xué)理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q933

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬樹恒;法幼華;;節(jié)桿菌9-2對(duì)皮質(zhì)甾類C_(20)-酮基的還原作用 Ⅱ.轉(zhuǎn)化3β,17α,21-三羥基-5α-孕甾-20酮[J];微生物學(xué)報(bào);1987年01期

2 法幼華;蘇起恒;;節(jié)桿菌82菌株降解膽甾醇生成3-氧代-聯(lián)原膽烷-1,4-二烯-22-酸[J];微生物學(xué)報(bào);1992年01期

3 孫慧慧;董曉璇;唐蕾;劉海麗;張峰;楊瑞金;;節(jié)桿菌基因組DNA提取方法的改良[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年27期

4 鄧軍;尹華;葉錦韶;彭輝;秦華明;龍焰;何寶燕;張娜;;氧化節(jié)桿菌與苯并[a]芘-鎘交互作用機(jī)理[J];化工學(xué)報(bào);2010年03期

5 羅侃;崔有宏;曾志南;徐東;賀燕鴻;;煙草節(jié)桿菌02181肌酸酶的純化及理化特性[J];甘肅科學(xué)學(xué)報(bào);2006年01期

6 于國萍,陶菲,于金魁;培養(yǎng)條件對(duì)節(jié)桿菌產(chǎn)β-呋喃果糖苷酶活力的影響[J];東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2000年03期

7 魏杰;李昱;寇巍;冷立勇;劉宏生;;三種節(jié)桿菌產(chǎn)生谷氨酰胺合成酶的研究[J];微生物學(xué)雜志;2006年02期

8 葉艷華;何冰芳;應(yīng)漢杰;;節(jié)桿菌A·pascens DMDC12錳超氧化物歧化酶基因的克隆和表達(dá)[J];生物加工過程;2006年04期

9 崔有宏,羅侃,鄭強(qiáng),曾志南,支東學(xué);肌酐測(cè)定工具酶產(chǎn)生菌—煙草節(jié)桿菌02181的篩選及其產(chǎn)酶條件[J];甘肅科學(xué)學(xué)報(bào);2005年02期

10 ;化工上的應(yīng)用[J];生物技術(shù)通報(bào);1986年09期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 胡延春;王妍;楊國棟;王建華;;節(jié)桿菌HW08降解SW相關(guān)基因的篩選與鑒定[A];中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)——第二屆中國獸醫(yī)臨床大會(huì)論文集(下冊(cè))[C];2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孫海麗;節(jié)桿菌分裂發(fā)育相關(guān)基因及其功能研究[D];蘭州大學(xué);2016年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉妮娜;耐鹽節(jié)桿菌的SOD誘導(dǎo)、純化及性質(zhì)研究[D];南京工業(yè)大學(xué);2006年

2 李越;土壤可培養(yǎng)微生物在黑土碳氮轉(zhuǎn)化中的作用研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：1293309