抗汞菌株的筛选检测以及抗汞蛋白结构与功能的研究

发布时间：2017-12-08 10:07

  本文关键词：抗汞菌株的筛选检测以及抗汞蛋白结构与功能的研究

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【摘要】：不断发展的现代化工业使环境中的汞污染问题愈发严重,汞污染不但破坏了生态环境,还威胁着人类健康。如何防治和消除环境中的汞污染已经成为当今世界研究的难点和热点问题。素有中国"汞都"之称的贵州万山曾经是我国最大的汞矿开采基地,周边环境受汞矿开采的污染十分严重。我们从万山地区的土壤底泥中分离筛选出一种抗汞微生物(Hg401),通过16S rDNA序列测定法和PCR扩增目的基因法鉴定,确定该抗汞微生物属于Bacillus。在自然界的汞生态循环过程中,抗汞微生物扮演着十分重要的角色,是有机汞和无机汞转化过程中的关键因子,在汞污染环境的生物治理和检测中具有广泛的应用前景。为了解该抗汞微生物的生理特性,在汞(HgCl_2、CH_3HgCl)和其它不同金属离子(ZnSO_4、CuSO_4、CdSO_4)存在的情况下,我们测试Hg401菌株的耐受情况,发现Hg401菌株对HgCl_2和CH_3HgCl的耐受程度分别达到了0.2 mM和1.5 ppm,比普通大肠杆菌的耐受程度明显提高;同时,Hg401菌株对ZnSO_4和CdSO_4也表现出了一定的耐受性。Hg401菌株中存在抗汞基因操纵子(mer操纵子),包含有多种基因,包括汞离子调节基因(merR),汞离子运输蛋白基因(merP、merT),以及最终用于对细菌中有机汞和无机汞化合物进行酶促反应解毒基因(merB,有机汞裂解酶;merA,汞还原酶),.其中有机汞裂解酶MerB则包括三种,分别为MerB1、MerB2和MerB3。我们构建了含有mer操纵子、merB1、merB2、merB3和merA的重组质粒,分别转化到大肠杆菌,测定这些转基因大肠杆菌的抗汞(HgCl_2、CH_3HgCl)能力和对其它金属离子(ZnSO_4、CuSO_4、CdSO_4)的耐受情况。结果发现,含mer操纵子或merA的大肠杆菌对HgC12的耐受程度有所提高,均为0.1mM,过量表达时耐受程度能达到Hg401菌水平,为0.2 mM。对于CH_3HgCl来说,含merB1或mer操纵子的大肠杆菌对CH_3HgCl的抗性有一定提高,分别为1.5 ppm和2.5 ppm。此外,对于ZnS04这种重金属,含merA的大肠杆菌相较于其他转基因大肠杆菌,表现出更好的耐受能力。在Hg401菌体内有3种MerB同源蛋白存在,它们各自的具体功能目前还不清楚,相关酶学催化机制还不为人知,利用结构生物学等方法对抗汞蛋白MerB进行结构和功能研究,可以为抗汞细菌的抗汞作用机理和实践运用提供理论参考。在MerB1蛋白纯化过程中发现,MerB1蛋白在溶液中可能同时存在两种状态,即单体形式和二聚体形式。在有产物Hg~(2+)的情况下,MerB1蛋白存在三种形式一单体形式、二聚体形式以及介乎二者之间的聚合形式,我们推测Hg~(2+)诱导了 MerB1的构象变化,产生不同构象状态的MerB1,这可能与MerB1在酶学催化过程中的一种状态有关。
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X172

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本文编号：1265957