炭疽芽胞抗力弱化关键技术研究

发布时间：2017-12-28 08:01

本文关键词：炭疽芽胞抗力弱化关键技术研究　出处：《第三军医大学》2010年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】： 炭疽(anthrax)是第一个被人类认识的自然疫源性疾病,是一种由炭疽芽胞杆菌(Bacillus anthracis)引起的急性、烈性人畜共患传染病。炭疽芽胞由于致病性强、致死率高、容易培养、贮存和对热力、干燥、辐射、化学消毒剂等理化因素均有很高的抵抗力而被各国军队列为头号生物武器,也倍受恐怖分子的青睐。“9.11”事件后,炭疽恐怖和危害的沉寂再次打破,引起了各国政府和军队的高度警戒。先进的防护技术研究和储备已成为军事战略和战术装备的重要内容,是国家安全的重要保证。炭疽芽胞对热力、消毒剂等理化因子具有高度的抵抗作用。因此,对疫源地进行洗消时常规手段是采取焚烧加高浓度化学制剂长期浸泡,但这些方法对环境的污染非常严重。而且,根据近年来生物恐怖袭击的特点,生物污染地往往是在人群高度集中的场所,如建筑内、运输工具内和重要的交通中心等,现场洗消难度和要求增加。在生物防护技术研究中,探索并建立可靠、环保型的现场净化处理技术是一项迫切任务。本课题以苏云金芽胞杆菌、腊样芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌为候选实验替代菌,通过生物信息学、微生物学技术对其替代炭疽芽胞杆菌进行实验的可靠性、代表性进行了评价;采用诱导芽胞萌发与化学因子协同氧化的作用原理进行芽胞的杀灭,并对其影响因素进行了分析。研究方法及结果如下: 1.采用生物信息学方法比对分析炭疽芽胞杆菌、苏云金芽胞杆菌、腊样芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌全基因组、16S rRNA,采用微生物技术比对分析其对热力、紫外线和有效氯的抗力,研究发现:炭疽芽胞杆菌与苏云金芽胞杆菌、腊样芽胞杆菌基因组和蛋白质组高度保守,系统发生进化过程中亲缘关系很近;炭疽芽胞与腊样芽胞、枯草杆菌芽胞相比,对热力、UVC和有效氯的抗力基本相同。应用生物信息学方法和技术,对α/β- SASP基因及蛋白质一、二、三级结构的异同进行了比对分析。应用工具:基因——ClustalW2;一级结构——ClustalW2和ProtParam tool ;二级结构——SOPMA ;三级结构——SWISS-MODEL和Swiss-Pdbviewer4.0.1。结果显示:四种菌株的α/β- SASP基因及蛋白质一、二、三级结构有明显的同源性。说明在针对炭疽芽胞的抗力进行研究时,可以用苏云金芽胞、腊样芽胞和枯草芽胞作为实验替代菌,但是如果开展基因靶向攻击研究时则应当以苏云金芽胞和腊样芽胞为实验替代菌。 2.通过定性的系统分析方法筛选营养萌发剂及可能影响因素,改变营养萌发剂浓度、pH、萌发温度,测定不同萌发时间的芽胞萌发效应。研究显示,10mM次黄嘌呤核苷为主要成分的营养萌发剂在最佳条件下(37℃,pH8.0)作用150min可使腊样芽胞萌发萌发率高达75.7%,以100mM L-丙氨酸为主要成分的营养萌发剂在最佳条件下(30℃,pH 8.5)作用150min使腊样芽胞萌发萌发率高达83.0%,而两者混合营养萌发剂萌发率提高并不明显;AGFK萌发剂萌发效应低于20%。 3.采用悬液定量杀菌实验的方法,对萌发前后芽胞对热力(85℃,15min)和H2O2(1.28M,10min)的抗力进行了对比实验,并且对H2O2(1.28M,10min)的基因组DNA损伤作用进行了对比研究,研究发现:热力(85℃,15min)对未萌发的芽胞无杀灭作用,而对萌发150min的芽胞杀灭效率达到90.4%;H2O2(1.28M,10min)对未萌发的芽胞无杀灭作用,对萌发芽胞杀灭效率达到了和94.8%。在H2O2(1.28M)作用10min后,萌发芽胞基因组DNA中重要功能基因gerD和gabD区域被降解。这说明,芽胞萌发后其抗力大幅下降,经H2O2作用后核酸被破坏。 4.蜡样芽胞杆菌在无论在微观(基因组、蛋白质组、系统发生与进化、α/β-SASP)还是在宏观层次(芽胞抗力)方面都与炭疽芽胞杆菌非常相近,因此可以作为后者安全而又理想的实验替代菌;在合适的反应条件下,L-丙氨酸和次黄嘌呤核苷作为高效的营养萌发剂,能够有力促进芽胞的萌发,引起芽胞抗力的快速、大幅下降,因此可以作为芽胞抗力快速弱化的关键手段。
[Abstract]:Anthrax (anthrax) is the first natural infectious disease recognized by human beings. It is an acute and strong zoonotic disease caused by Bacillus anthracis. Anthrax spores are listed as the number one biological weapons by all the countries in the world due to their high pathogenicity, high mortality, easy cultivation, storage and physical and chemical factors such as heat, drying, radiation and chemical disinfectants. They are also favored by terrorists. After the "9.11" incident, the horror and the silence of the anthrax were broken again, causing the high vigilance of the government and the army. The research and reserve of advanced protection technology has become an important content of military strategy and tactical equipment, and is an important guarantee of national security.
【学位授予单位】：第三军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R378

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