联苯代谢对微生物生长胁迫及分裂抑制的研究

发布时间：2020-06-03 04:53

【摘要】：红球菌R04(Rhodococcus sp.R04)是一株可以有效降解联苯/多氯联苯的革兰氏阳性细菌,课题组前期已经对其降解联苯/多氯联苯的功能做了大量研究,在研究中发现,红球菌R04代谢联苯的过程中联苯也反作用于R04细胞,使细胞分裂受阻,无法形成正常的分裂隔膜,且代谢过程中会产生一系列的代谢产物,如2,3-二羟基联苯(DHBP)、2-羟基-6-酮基-6-苯基-2,4-己二烯酸(HOPDA)等,究竟是哪种代谢产物或者联苯自身对红球菌R04细胞分裂产生的强大抑制作用还不清楚;同时在细胞分裂过程中,FtsZ作为重要的分裂蛋白对细胞有重要的意义,联苯胁迫下红球菌R04细胞出现的分裂异常是否与FtsZ蛋白有直接关系这是本研究要重点解决的问题。在本研究中,成功将红球菌R04的FtsZ蛋白在大肠杆菌BL21中进行异源表达,表达量高且为可溶性蛋白,通过钴柱或镍柱亲和层析,得到纯度较高的FtsZ蛋白并制备多克隆抗体。多克隆抗体的成功制备,为进一步深入研究FtsZ蛋白在红球菌R04中的定位以及表达情况提供有力材料,可以通过Western blot检测在联苯培养下红球菌R04细胞内不同时期FtsZ蛋白的表达情况,也可以利用免疫荧光技术观察联苯及其代谢物培养下细胞处于对数期时FtsZ蛋白在胞内的定位情况,为进一步研究FtsZ蛋白与红球菌R04细胞分裂和隔膜形成之间的相互作用关系提供理论基础。为了进一步研究红球菌R04 FtsZ蛋白在大肠杆菌中的表达定位以及对大肠杆菌形态的影响,我们构建了融合表达质粒pET-m3c-ftsZ-rfp,通过IPTG诱导含有融合表达质粒的大肠杆菌发现,随着IPTG浓度的升高,大肠杆菌丝状化明显,细胞分裂受到阻滞,通过对FtsZ蛋白进行荧光标记发现细胞分裂过程中FtsZ定位于Z环处,可以说明FtsZ蛋白作为细胞分裂相关蛋白参与了隔膜环的形成,影响细胞的形态和分裂。其次我们还用联苯及其代谢物培养了含有融合表达质粒的大肠杆菌,研究发现DHBP培养条件下,大肠杆菌细胞体积明显缩小,生长停滞,FtsZ蛋白几乎不表达,所以我们推测联苯代谢物2,3-二羟基联苯(DHBP)对大肠杆菌的分裂以及FtsZ蛋白的表达产生强烈的抑制作用。为了研究是联苯自身还是其代谢物对细胞产生的抑制作用,我们分别用联苯培养代谢酶缺陷型红球菌R04及几种模式菌株,发现与前体-联苯及代谢产物HOPDA相比,DHBP对所有研究对象,不论是G~+或是G~-细菌,或是酵母细胞分裂都有较强的抑制和形态的改变。DHBP可使代谢酶缺陷型红球菌R04分裂时形成不完整的隔膜,分裂一侧或端部出现肿胀的小结,影响其正常分裂;DHBP导致大肠杆菌BL21生长缓慢,细胞体积缩小,细胞表面发生凹陷,胞质内容物流失;DHBP抑制枯草芽孢杆菌WB600分裂,细胞体积明显缩小,而联苯存在时,枯草芽孢杆菌隔膜异常,菌体比对照长约2~3倍;用DHBP处理过的金黄色葡萄球菌、红酵母,其分裂受到影响,具有分裂隔膜的金黄色葡萄球菌细胞明显变少,出芽生殖的红酵母细胞比例也从64.2%下降到19.3%。
【图文】：

第一章 文献综述第一章 文献综述系列蛋白质共同协调细胞的分裂，并且为隔膜环的多蛋白复合物[1-3]。该过程始，Z 环是分裂装置的核心，它作为着陆还可以使用来自 GTP 水解的能量来驱动及在细胞中的位置。构成隔膜环的其他蛋的 FtsZ、FtsA、ZipA、ZapA；（2）连接 与染色体分离 FtsK；（4）合成肽聚糖细胞 AmiC、EnvC。隔膜环还含有许多功FtsB 和 FtsN[4]。其中 ftsZ 可能是基因中动子负责高水平 ftsZ 基因的表达。

图 1.2 大肠杆菌和枯草芽孢杆菌细胞分裂模型igure 1.2 The cell division pattern of the E.coli and B苯苯的危害物是一类较为常见的环境化合物，其中化性质极为稳定，，并且在一些工业生产中被物累积效应及其潜在的致癌性，主要存在于长期稳定的存在于环境中，对人类健康及生胞产生较大的毒害作用，有研究表明 PCB时对肠道微生物也产生副作用[12]。当有机这些化合物对有机体的生长发育会造成一定会改变伯克氏菌的比表面积，导致细胞壁和多氯联苯能够抑制包括沙雷氏菌属，假单
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q935

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本文编号：2694327