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耐辐射奇球菌Feo系统参与锰铁转运和氧化压力抗性的研究

2020-12-10阅读(989)

耐辐射奇球菌Feo系统参与锰铁转运和氧化压力抗性的研究

论文摘要

耐辐射奇球菌是一种对电离辐射、紫外线、干燥、氧化剂等压力胁迫具有极强抗性的极端微生物,它的胞内锰铁含量比（Mn/Fe）高于其他细菌,并与其极端氧化抗性机制密切相关。由此,耐辐射奇球菌胞内的锰、铁离子动态平衡的调控过程与机制,不仅与细胞的生理生长具有密切关系,可能还会影响其极端抗性等。本论文的研究主要集中在耐辐射奇球菌的锰铁转运途径,研究了耐辐射奇球菌的Feo系统及其功能。本文的主要研究结果如下:1.发现了耐辐射奇球菌中的Feo系统由FeoA（DR1220）,FeoB（DR1219）和FeoC（DR1218）三个蛋白组成,其编码基因处于共转录的同一操纵子;通过荧光标记分析证明DR1219位于细胞膜中。Feo系统全突变株（Mt-Feo）导致细胞内锰离子、铁离子水平的显著下降,并且突变细胞对锰离子和铁离子压力的敏感性降低,这表明Feo系统可能参与耐辐射奇球菌中锰和铁离子的吸收转运。此外,Feo系统缺失后,其他锰和铁相关的离子通道和调控因子表达上调,Feo系统可能与其他的金属离子通道和调控因子一起构成了耐辐射奇球菌中的锰、铁离子转运体系。2.研究了 Feo系统在菌体抗性中的功能。与野生型菌株相比,突变株Mt-Feo对过氧化氢压力的抗性明显降低,并且Feo系统的缺失导致胞内ROS（活性氧）的积累和SOD酶活性的下降;在过氧化氢胁迫下,野生型菌株中Feo系统的表达水平显著上调。表明在氧化压力下,耐辐射奇球菌Feo系统可能通过其对锰、铁离子的选择性转运,维护胞内锰铁平衡和保护细胞免受ROS造成的损伤。本研究结果证明,耐辐射奇球菌的Feo系统参与锰、铁离子的吸收转运以及对氧化应激的抗性。研究结果为进一步深入研究耐辐射奇球菌Feo系统的作用机制以及菌体的氧化抗性机制提供了基础。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract
  • 主要缩略词
  • 第一章 文献综述
  •   1.1 耐辐射奇球菌的概况
  •     1.1.1 耐辐射奇球菌
  •     1.1.2 耐辐射奇球菌的形态结构
  •     1.1.3 耐辐射奇球菌的基因组
  •     1.1.4 耐辐射奇球菌的极端抗性
  •   1.2 耐辐射奇球菌氧化损伤防御机制的研究进展
  •     1.2.1 酶促防御系统
  •     1.2.2 非酶促防御系统
  •     1.2.3 细胞净化系统
  •     1.2.4 氧化防御系统的调控因子
  •   1.3 Feo系统的研究进展
  •     1.3.1 Feo系统的组成和功能
  •     1.3.2 大肠杆菌Feo系统的作用机制
  •   1.4 选题依据及研究意义
  • 第二章 耐辐射奇球菌Feo系统的生物信息学分析
  •   2.1 引言
  •   2.2 主要软件与方法
  •     2.2.1 同源序列比对与分析
  •     2.2.2 蛋白结构预测
  •   2.3 结果与讨论
  •     2.3.1 耐辐射奇球菌基因组中Feo系统同源基因的预测
  •     2.3.2 DR1220、DR1219、DR1218的跨膜结构域分析
  •     2.3.3 DR1220、DR1219、DR1218的同源序列比对
  •     2.3.4 DR1220、DR1219、DR1218的同源建模
  •   2.4 小结
  • 第三章 耐辐射奇球菌中Feo系统的特性研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 主要材料与仪器
  •     3.2.1 菌种与培养条件
  •     3.2.2 试剂和材料
  •     3.2.3 主要仪器设备
  •   3.3 实验方法
  •     3.3.1 feo操纵子的鉴定
  •     3.3.2 Feo系统基因缺失突变株及补偿株的构建
  •     3.3.3 生长曲线的测定
  •     3.3.4 DR1220和DR1219的细胞定位（膜蛋白的荧光标记分析）
  •     3.3.5 金属离子敏感性实验
  •     3.3.6 感应耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定胞内金属离子浓度
  •     3.3.7 Feo系统缺失后其他金属离子通道和调控因子的表达变化分析
  •   3.4 结果与讨论
  •     3.4.1 耐辐射奇球菌中Feo的共转录
  •     3.4.2 Feo蛋白的荧光标记定位分析
  •     3.4.3 耐辐射奇球菌中Feo系统基因缺失突变株及补偿株的验证
  •     3.4.4 基因突变对生长曲线的影响
  •     3.4.5 突变株Mt-Feo与野生型R1对不同金属离子的敏感性
  •     3.4.6 突变株Mt-Feo与野生型R1细胞内金属离子浓度水平
  •     3.4.7 Feo系统缺失对其他金属离子通道和调控因子表达变化的影响
  •   3.5 小结
  • 第四章 Feo系统在耐辐射奇球菌氧化防御中作用的初步研究
  •   4.1 引言
  •   4.2 主要材料与仪器
  •     4.2.1 菌种与培养条件
  •     4.2.2 试剂和材料
  •     4.2.3 主要仪器设备
  •   4.3 实验方法
  •     4.3.1 Feo系统基因缺失突变株及补偿株的生存表型分析
  •     4.3.2 不同条件处理下的生存曲线
  •     4.3.3 过氧化氢胁迫下Feo系统基因的表达分析
  •     4.3.4 细胞内ROS积累测定
  •     4.3.5 过氧化氢酶（KAT）活性分析
  •     4.3.6 超氧化物歧化酶（SOD）活性分析
  •   4.4 结果与讨论
  •     4.4.1 Feo系统基因缺失突变株表型分析结果
  •     4.4.2 突变体Mt-Feo和野生型R1菌株的生存曲线
  •     4.4.3 过氧化氢胁迫下Feo系统基因的表达
  •     4.4.4 Feo的缺失导致细胞内ROS积累和SOD酶活性下降
  •   4.5 小结
  • 第五章 总结与展望
  •   一、总结
  •   二、展望
  • 参考文献
  • 附录1 本论文所用的引物序列
  • 硕士期间发表的论文

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 金叶

    导师: 田兵

    关键词: 耐辐射奇球菌,系统,金属离子转运,氧化抗性

    来源: 浙江大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 浙江大学

    分类号: Q935

    总页数: 79

    文件大小: 5682K

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