本文關(guān)鍵詞：耐輻射奇球菌群體感應(yīng)系統(tǒng)及其在菌體氧化脅迫抗性中功能的研究　出處：《浙江大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：耐輻射奇球菌(Deinococcus radiodurans,簡(jiǎn)稱(chēng)DR)屬于奇球菌屬,該屬細(xì)菌通常對(duì)極端環(huán)境,如電離輻射、紫外照射、干燥和氧化劑等,具有無(wú)可比擬的超強(qiáng)抗性。多年來(lái),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(yīng)對(duì)極端環(huán)境壓力的機(jī)制尚不清楚。本研究利用生化和分子生物學(xué)等手段研究了耐輻射奇球菌群體感應(yīng)(Quorum Sensing,QS)系統(tǒng),研究了其作為菌體細(xì)胞間信號(hào)通訊途徑參與菌群水平氧化應(yīng)激反應(yīng)的功能與作用機(jī)制。首先,發(fā)現(xiàn)DR菌能夠合成群體感應(yīng)信號(hào)分子�；呓z氨酸內(nèi)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(yīng)系統(tǒng)并發(fā)現(xiàn)其對(duì)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(méi)有氧化壓力條件下,AHL水平由于群體感應(yīng)信號(hào)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(dá)上調(diào)導(dǎo)致AHL的積累,表現(xiàn)為一種特殊的氧化條件依賴(lài)的群體感應(yīng)作用；DqsIR群體感應(yīng)系統(tǒng)的AHL合成酶和AHL降解酶的表達(dá)呈現(xiàn)出一種動(dòng)態(tài)模式,從而控制菌體在有無(wú)氧化壓力條件下AHL信號(hào)的水平；AHLs通過(guò)與調(diào)控因子DqsR相互作用調(diào)節(jié)了抗逆基因的轉(zhuǎn)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(duì)氧化壓力更加敏感。外源添加AHL信號(hào)分子可以完全補(bǔ)償DMDqsⅠ的氧化抗性表型。RNA-seq轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)表明,MDqsR中許多參與損傷響應(yīng)、DNA修復(fù)過(guò)程等的基因轉(zhuǎn)錄水平都發(fā)生了改變。因此,DqsIR介導(dǎo)的群體感應(yīng)系統(tǒng)參與了耐輻射奇球菌應(yīng)對(duì)氧化壓力的抗性機(jī)制,并且在奇球菌屬細(xì)菌中可能是保守存在的。其次,自誘導(dǎo)物-2(AI-2)作為可以同時(shí)介導(dǎo)細(xì)菌種內(nèi)和種間群體感應(yīng)的信號(hào)分子,對(duì)參與調(diào)節(jié)各種細(xì)菌的行為起著重要作用。在本研究中,我們通過(guò)構(gòu)建AI-2合成酶LuxS同源物基因的缺失突變株(DRALuxS),結(jié)合生存率表型實(shí)驗(yàn)和基因轉(zhuǎn)錄分析實(shí)驗(yàn)探究了AI-2信號(hào)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(duì)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(bǔ)償其抗性表型；在正�；蜓趸瘧�(yīng)激條件下,突變菌株中活性氧自由基的水平都高于野生株。實(shí)時(shí)定量PCR結(jié)果顯示一些抗性相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平在DRΔluxS中下降,其中包括過(guò)氧化氫酶、胞外核酸酶、DPS-1和ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等,表明AI-2參與調(diào)控了耐輻射奇球菌部分壓力脅迫響應(yīng)相關(guān)基因。因此,AI-2信號(hào)對(duì)耐輻射奇球菌極端環(huán)境抗性具有一定的貢獻(xiàn)。本論文研究了耐輻射奇球菌群體感應(yīng)系統(tǒng)及其對(duì)菌體氧化脅迫抗性基因的調(diào)控作用,研究結(jié)果為從群體感應(yīng)水平上揭示耐輻射奇球菌應(yīng)對(duì)氧化脅迫的抗性作用機(jī)制和深入了解菌體極端環(huán)境抗性機(jī)理提供了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：Q93

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