本文選題：Magnetospirillum + gryphiswaldense　； 參考：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：趨磁細(xì)菌(Magnetotactic bacteria, MTB)是一類特殊微生物,它們的共同特征是能夠在體內(nèi)合成具有膜包被的組分為四氧化三鐵或四硫化三鐵的磁性納米顆粒,稱為磁小體。大多數(shù)對于趨磁細(xì)菌的研究工作都集中于磁小體的形成過程以及磁小體合成的生物調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。已有研究表明,磁小體的合成需要低溶解氧(低氧)及高濃度鐵(高鐵)的生長環(huán)境,而此環(huán)境下生物體體內(nèi)活性氧水平將提升,且正常的有氧呼吸過程受到阻礙。早期文獻(xiàn)報(bào)道及實(shí)驗(yàn)室前期研究結(jié)果暗示趨磁細(xì)菌中磁小體的合成與胞內(nèi)活性氧清除機(jī)制相關(guān),且在低氧條件下,胞內(nèi)高濃度的鐵離子可能代替氧作為呼吸鏈電子傳遞過程中的終端電子受體。為了證明以上推測,并揭示磁小體合成的調(diào)控機(jī)制,本文以磁螺菌Magnetospirillum gryphiswaldense MS R-1為研究對象,利用實(shí)驗(yàn)室中已有的可能與活性氧清除相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子oxyR-Like缺失突變株及可能與碳源及能量代謝相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子crp缺失突變株為材料,對這兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的功能及其與磁小體合成的關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果表明,oxyR-Like缺失突變株磁小體正常合成受到抑制,胞內(nèi)鐵含量顯著下降,細(xì)胞磁性消失,透射電子顯微鏡觀察表明：突變株體內(nèi)的磁小體粒徑變小,數(shù)量增多；高分辨透射電鏡單胞晶體分析表明：在突變株中存在多種磁小體組分,包括α-Fe2O3, Fe3O4及首次在趨磁細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的ε-Fe2O3.這些結(jié)果暗示α-Fe2O3, ε-Fe2O3可能是磁小體合成過程中的中間體。對野生型菌株磁小體合成初始階段磁小體組分的進(jìn)一步分析表明,α-Fe2O3及ε-Fe2O3確為成熟磁小體形成過程中的中間體。表達(dá)譜分析結(jié)果顯示,受oxyR-Like缺失影響較為顯著的基因其功能主要集中于氧化磷酸化、金屬離子結(jié)合及雙組份調(diào)控等。對于轉(zhuǎn)錄因子Crp的研究表明,crp基因缺失突變株生長及鐵吸收能力均受到一定抑制,細(xì)胞完全喪失磁性,磁小體合成受阻,所形成磁顆粒粒徑及數(shù)量都顯著降低,且不再呈鏈狀排列。表達(dá)譜分析結(jié)果顯示,受crp缺失影響,突變株中與肽聚糖及NADH泛醌氧化還原酶合成等相關(guān)的基因表達(dá)量顯著下調(diào),而與琥珀酸及延胡索酸氧化還原相關(guān)的基因及與F型ATP酶合成相關(guān)的基因表達(dá)量則發(fā)生上調(diào),推測原因?yàn)閏rp缺失導(dǎo)致受Crp正調(diào)控的基因表達(dá)水平降低,而另外一些具有相關(guān)功能的基因則提高其表達(dá)水平,以補(bǔ)償crp缺失對細(xì)胞造成的不利影響。qRT-PCR結(jié)果還證實(shí),crp缺失突變株中大量磁小體島基因表達(dá)水平顯著下調(diào),而這類基因?qū)τ诖判◇w的合成至關(guān)重要。綜上所述,本研究通過實(shí)驗(yàn)證實(shí),在磁螺菌MSR-1中,組分為Fe304的成熟磁小體是由α-Fe2O3, ε-Fe2O3等中間體形態(tài)轉(zhuǎn)化而來,其中ε-Fe2O3為一種首次被發(fā)現(xiàn)的重要中間體。磁小體的形成過程與胞內(nèi)抗氧化脅迫及碳源與能量代謝途徑均密切相關(guān),而轉(zhuǎn)錄因子OxyR-Like及Crp都可通過直接或間接的方式對磁小體的合成途徑進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)控。這些結(jié)果不僅豐富了納米磁顆粒生物礦化調(diào)節(jié)機(jī)制的研究,同時(shí)進(jìn)一步闡明了磁小體合成的化學(xué)途徑。
[Abstract]:In this paper , it is suggested that the synthesis of magnetosomes requires low dissolved oxygen ( hypoxia ) and high concentration of iron ( high iron ) .
The results showed that the gene expression level of the mutant strain was significantly lower than that of succinic acid and fumaric acid .

【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q933

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本文編號：1884766