希瓦氏菌对电子受体的趋化机制和基因调控

发布时间：2021-10-28 15:26

　　异化金属还原菌（Dissimilatory Metal Reducing Bacteria,DMRB）是一类能够耦合金属氧化物、电极的还原与细胞自身代谢生长的重要环境微生物,因其在金属元素地球化学循环、生态环境修复及能源回收利用等过程中发挥重要作用而备受关注。其中,希瓦氏菌属（Shewanella species）是研究较为深入的模式DMRB之一。细菌趋化响应是其一种响应外界刺激的趋向性运动。作为细菌的基本生理反应之一,其在寻找电子供受体、躲避不利生存环境等过程中扮演了重要角色。解析希瓦氏菌对包括环境污染物在内的电子受体的趋化机制,不仅可以拓宽对细菌趋化行为的认知,而且为生态修复提供了理论依据和技术支持;在希瓦氏菌中建立新的基因表达和编辑系统,可以构建更加高效的基因工程菌,拓宽其在生态修复及能源回收等领域的应用。本学位论文以希瓦氏菌为研究对象,深入解析其对电子受体的趋化机制,利用新兴的表达和编辑工具进行基因调控,拓展其在生态修复中的应用。主要研究内容和结果如下:1.Shewanella putrefaciens CN-32五价砷趋化机制的研究。首先确认了S.putrefaciens C... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：149 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２基于电子传递链的能量趋化感应机制：电子传递链的扰动会导致膜电势或质子动力势??的改变，趋化受体蛋白感应到扰动信号后将其向下游趋化信号路径传递；Ｑ指代泛醌或者甲??１４

ｒｔ＞ｏｓ？?ｏｘｙｇｅｆｉ??ＰＧ?????—??????／＞?…，??ｈ?义?九?九?：??ＣＭ??＞?＾?，（??ｉ?ｉ言矿＂货’??４１?Ｔｓｒ?Ｔａｒ?Ｔａｐ?Ｔｒｇ?Ａｅｒ??？?ｊ?＼?＼?；?／，’??、兮泛多?Ａ’?ｆｌａｇ？？ａｒ??ｓｅｎｓｏｒｙ?ｆｏ＾７ｃｈ？Ａ￣；?ｍｏｔｏｒ?ｍ〇ｔｏｒ？??＼?ａｄａｐｔａｔｉｏｎ?＾?ｃｏｎｔｒｏｌ?Ａ??＼．?「ＯｆＢ／Ｃｈ＾ｎ?［?Ｃｈ？Ｙ／Ｃｈ？Ｚ￣｜?／??图１．３大肠杆菌中己被鉴定的甲基趋化受体蛋白及其对不同化合物的感应机制［５〇］??１．１．２趋化响应过程中的信号传递机制??当趋化受体感应到外界信号后，开始将信号向下游传递，最终到达运动系统??产生趋化响应，这一套始于趋化受体的信号级联传递体系可称之为细菌趋化信号??转导系统【９］。这套系统大致可分为三个部分：１．包括甲基受体蛋白、转运蛋白等??在内的外界信号感应模块；２．包含ＣｈｅＡ、ＣｈｅＷ、ＣｈｅＹ等蛋白的胞内信号传递??模块；３．包括鞭毛马达，趋化信号消除及适应等相关蛋白（ＣｈｅＢ、ＣｈｅＲ、ＣｈｅＸ??等）的趋化响应控制模块。??以大肠杆菌为例，当位于细胞极的趋化受体接收到外界信号后，其与组氨酸??激酶ＣｈｅＡ及连接蛋白ＣｈｅＷ形成三元信号复合物（图１．４）。此三元信号复合物??４??

受体蛋白??相互作用，将谷氨酰甲基水解为谷氨酸，将受体转化为ＯＦＦ状态。ＣｈｅＢ的磷酸??化使其活性提高数倍，并决定了趋化感受适应过程的频率１５７］。??Ｋｉｎａｓｅ－ｏｆｆ?Ｋｉｎａｓｅ－ｏｎ??（ＣＣＷ）?（ＣＷ）??〇?？？’?钃＾？？?Ｃｙｔｏｐｌａｓｍ??ｏ?ｉ?＾?＞?ｉ?ｏ?ｍｃｐ??？：?Ｓｅｎｓｏｒｙ?／?＼?＼?＼?／?＼?Ｍｏｔｏｒ?？??＼?ａｄａｐｔａｔｉｏｎ?＼ｙ?］?；?ｃｏｎｔｒｏｌ?；??’、?，ＣｈｅＢ？乂ＣｈｅＹ，??图１．４大肠杆菌中趋化信号转导路径以及趋化信号适应和消除机制??与大肠杆菌中单一的趋化信号转导系统不同是，其他细菌基因组中编码了多??条类似趋化信号转导通路１９，５８］。例如，兄和户ａｅｒｗｇ／ｗｘｓａ分别拥有３??和４条，而中则拥有８条趋化信号转导通路［９］。这些趋化信??号转导系统不仅在细菌趋化响应过程中发挥关键作用，还参与调控了?ｃ－ｄｉ－ＧＭＰ??的合成，特定功能基因的表达以及生物膜的形成等等??５??


本文编号：3462998