本文關鍵詞：耐輻射奇球菌群體感應系統及其在菌體氧化脅迫抗性中功能的研究　出處：《浙江大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：耐輻射奇球菌(Deinococcus radiodurans,簡稱DR)屬于奇球菌屬,該屬細菌通常對極端環(huán)境,如電離輻射、紫外照射、干燥和氧化劑等,具有無可比擬的超強抗性。多年來,耐輻射奇球菌已成為人們研究微生物在極端環(huán)境壓力下抗性的模式生物之一。然而在菌群水平上,耐輻射奇球菌是如何應對極端環(huán)境壓力的機制尚不清楚。本研究利用生化和分子生物學等手段研究了耐輻射奇球菌群體感應(Quorum Sensing,QS)系統,研究了其作為菌體細胞間信號通訊途徑參與菌群水平氧化應激反應的功能與作用機制。首先,發(fā)現DR菌能夠合成群體感應信號分子�；呓z氨酸內酯(N-acyl-homoserine lactones, AHLs),研究鑒定了耐輻射奇球菌特殊的DqsIR群體感應系統并發(fā)現其對菌體的氧化脅迫抗性具有重要作用。DR菌具有不同于其他微生物中LuxⅠ, LuxM等的AHL合成酶DqsⅠ-1和DqsI-2;在沒有氧化壓力條件下,AHL水平由于群體感應信號降解酶(quorum quenching enzyme)的作用而被抑制,而在氧化脅迫下,DqsⅠ-1和DqsI-2表達上調導致AHL的積累,表現為一種特殊的氧化條件依賴的群體感應作用；DqsIR群體感應系統的AHL合成酶和AHL降解酶的表達呈現出一種動態(tài)模式,從而控制菌體在有無氧化壓力條件下AHL信號的水平；AHLs通過與調控因子DqsR相互作用調節(jié)了抗逆基因的轉錄水平,參與了耐輻射奇球菌的氧化壓力抗性作用。與野生菌株相比,dqsⅠ缺失突變株(DMDqsI)和dqsR缺失突變株(MDqsR)都對氧化壓力更加敏感。外源添加AHL信號分子可以完全補償DMDqsⅠ的氧化抗性表型。RNA-seq轉錄組數據表明,MDqsR中許多參與損傷響應、DNA修復過程等的基因轉錄水平都發(fā)生了改變。因此,DqsIR介導的群體感應系統參與了耐輻射奇球菌應對氧化壓力的抗性機制,并且在奇球菌屬細菌中可能是保守存在的。其次,自誘導物-2(AI-2)作為可以同時介導細菌種內和種間群體感應的信號分子,對參與調節(jié)各種細菌的行為起著重要作用。在本研究中,我們通過構建AI-2合成酶LuxS同源物基因的缺失突變株(DRALuxS),結合生存率表型實驗和基因轉錄分析實驗探究了AI-2信號在DR菌抗性中的作用。突變株DRΔLuxS不能合成AI-2。與野生型菌株相比,DRΔLuxS對伽馬輻射和H202更加敏感；但向DRΔLuxS菌株中添加野生菌株的培養(yǎng)上清液可以完全補償其抗性表型；在正�；蜓趸瘧l件下,突變菌株中活性氧自由基的水平都高于野生株。實時定量PCR結果顯示一些抗性相關基因的轉錄水平在DRΔluxS中下降,其中包括過氧化氫酶、胞外核酸酶、DPS-1和ABC轉運蛋白等,表明AI-2參與調控了耐輻射奇球菌部分壓力脅迫響應相關基因。因此,AI-2信號對耐輻射奇球菌極端環(huán)境抗性具有一定的貢獻。本論文研究了耐輻射奇球菌群體感應系統及其對菌體氧化脅迫抗性基因的調控作用,研究結果為從群體感應水平上揭示耐輻射奇球菌應對氧化脅迫的抗性作用機制和深入了解菌體極端環(huán)境抗性機理提供了基礎。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q93

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