無色桿菌屬砷氧化菌SY8砷氧化調控機制研究.pdf

1、砷是自然界中普遍存在的一種劇毒類金屬元素，在自然環(huán)境中主要以三價亞砷酸鹽[AsO2-，As(Ⅲ)]和五價砷酸鹽[AsO43-，As(Ⅴ)]的無機形式廣泛存在，As(Ⅲ)移動性強，其毒性和危害性比As(Ⅴ)大很多。微生物砷氧化途徑能夠將毒性強的As(Ⅲ)氧化生成毒性弱的As(Ⅴ)，有利于環(huán)境的砷解毒。該氧化過程由砷氧化酶(AioA/AioB)催化完成，砷氧化酶的表達除了受AioS/AioR雙組分信號轉導系統(tǒng)調控以外，在Agrobacter

2、ium tumefaciens5A中還被報道受上游的砷結合蛋白AioX共同調控。但是AioX結合As(Ⅲ)之后，如何將該信號傳遞給雙組分系統(tǒng)AioS/AioR，從而最終啟動砷氧化酶結構基因的表達，這一信號轉導過程尚不明確。本課題利用一株無色桿菌屬砷氧化菌株Achromobacter arsenitoxydans SY8為研究材料，重點研究了A.arsenitoxydans SY8的aioX基因在砷氧化調控過程中的作用，以及As(Ⅲ)信號

3、轉導過程，同時探索了該菌株中密度感應現(xiàn)象參與調控砷氧化的相關問題。
　　 通過基因敲除、互補以及蛋白質相互作用等方法對A.arsenitoxydans SY8砷氧化調控機制進行了研究。研究表明，替換突變A.arsenitoxydans SY8的aioX基因不會導致砷氧化能力的喪失，但是與野生型SY8菌株相比，同等培養(yǎng)條件下突變株將600μM的As(Ⅲ)完全氧化所需時間明顯滯后約40h。利用aioX基因互補突變株后，互補菌株的砷氧

4、化能力得到完全恢復。上述實驗結果表明AioX在調控砷氧化酶等結構基因表達的過程中發(fā)揮重要作用。我們利用酵母雙雜交蛋白質相互作用方法對AioX在砷氧化調控過程中扮演的角色進行了探索。蛋白質互作結果顯示AioX和AioS的周質結構域之間存在微弱相互作用，同時AioS與反應調控蛋白AioR之間存在強烈的相互作用。由此推測A.arsenitoxydans SY8可能通過AioX結合周質的As(Ⅲ)，然后通過蛋白質物理上的接觸將As(Ⅲ)信號傳遞

5、給AioS，最后通過AioS/AioR雙組份系統(tǒng)的典型調控模式來控制砷氧化酶的相關結構基因的表達。此外，在該菌株中并沒有找到密度感應機制調控砷氧化過程的直接證據，因此該菌株的復雜砷氧化調控機制有待進一步的研究。
　　 本研究利用分子生物學方法對菌株SY8體內砷氧化調控機制進行了闡述，著重強調了AioX在微生物與砷互作過程中的重要功能，首次發(fā)現(xiàn)AioX與AioS、AioS與AioR之間通過相互作用進而調控砷氧化酶基因的表達，并預示