嗜酸氧化亞鐵硫桿菌銅抗性相關(guān)基因的研究.pdf

1、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）是生物冶金工業(yè)中十分重要的一種細(xì)菌，也是目前生物冶金的微生物菌群中研究得最多的細(xì)菌之一。與大多數(shù)細(xì)菌相比，A.ferrooxidans能耐受更高濃度的銅離子，但是其抗銅的分子遺傳學(xué)機(jī)理仍不清楚。 本文研究了A.ferrooxidans菌株DC和26＃對Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+、Ag+五種重金屬離子的最高耐受能力，結(jié)果顯示DC菌和26

2、＃菌對Cu2+和Ag+的耐受能力差異較大，26＃菌對Cu2+和Ag+的耐受能力分別是DC菌的5.5倍和2倍。 A.ferrooxidans ATCC23270的全基因組已被測序，其全基因組注釋信息中，有四個基因被注釋為與銅抗性有關(guān)，本文以抗銅基因Afe1073（在TIGR網(wǎng)站上的登錄號分別為AFE1073）為對象，研究了它與細(xì)菌銅抗性之間的關(guān)系。成功克隆了A.ferrooxidans菌株DC和26＃的抗銅基因Afe1073并

3、進(jìn)行序列分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)26＃菌的抗銅基因Afe1073與標(biāo)準(zhǔn)菌株ATCC23270相比有兩個氨基酸的差異即丙氨酸（A，248）和絲氨酸（S，754）。 Real-time PCR方法檢測A.ferrooxidans菌株DC和26＃在不同銅離子環(huán)境中抗銅基因Afe1073的差異表達(dá)，結(jié)果顯示，抗銅基因Afe1073對Cu2+的應(yīng)答非常敏感，表達(dá)量隨Cu2+濃度的增加而增大，在最高耐受濃度下DC菌的抗銅基因Afe1073的表達(dá)量

4、上調(diào)了4610倍，26＃菌的抗銅基因Afe1073上調(diào)了518倍。 進(jìn)一步生物信息學(xué)分析，抗銅基因Afe1073表達(dá)的蛋白質(zhì)具有P1b1型ATP酶的所有特征序列，P1b1型ATP酶是一種定位于膜上的離子泵，分子模建的結(jié)果進(jìn)一步顯示參與決定離子泵泵出何種重金屬的保守氨基酸殘基位于跨膜結(jié)構(gòu)域的一個狹小區(qū)域內(nèi)，而26＃菌的抗銅基因Afe1073的一個突變氨基酸絲氨酸（S，754）正好位于這一區(qū)域內(nèi)。 研究Ag+對抗銅基因A

5、fe1073表達(dá)量的影響發(fā)現(xiàn)，Ag+的存在，提高了A.ferrooxidans菌株DC和26＃對Cu2+的耐受能力，Real-time PCR結(jié)果顯示Ag+也能激發(fā)抗銅基因Afe1073的表達(dá)，在最高耐受濃度下，DC菌和26＃菌的抗銅基因Afe1073表達(dá)量分別上調(diào)1.35倍和866倍。 綜合以上結(jié)果表明抗銅基因Afe1073在細(xì)菌銅抗性中發(fā)揮著十分重要的作用，這些研究為進(jìn)一步研究這種極端環(huán)境下生長的細(xì)菌的抗銅機(jī)理，通過基因工