嗜酸氧化亞鐵硫桿菌比較蛋白質(zhì)組學(xué)研究.pdf

1、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillusferrooxidans，簡稱A．f)是生物浸礦應(yīng)用最廣泛的菌種之一，它能氧化亞鐵、硫和還原態(tài)的硫化物。A．f菌是浸礦細(xì)菌研究的模式菌，對其亞鐵氧化機(jī)制已經(jīng)有大量研究，并發(fā)現(xiàn)了部分電子傳遞載體，如：亞鐵氧化酶、銅藍(lán)蛋白、細(xì)胞色素C氧化酶、細(xì)胞色素C、bcl色素復(fù)合體等。并提出了多條亞鐵氧化電子傳遞途徑，但是這些電子傳遞途徑都沒有得到充分的證明，存在很多爭議。硫氧化機(jī)制的研究進(jìn)展比較緩

2、慢，研究認(rèn)為硫的氧化與Fe2+的氧化還原存在偶聯(lián)，F(xiàn)e3+可以作為電子受體使硫發(fā)生氧化，單質(zhì)硫或還原態(tài)硫化物被氧化為亞硫酸后再進(jìn)一步氧化為硫酸。在以單質(zhì)硫?yàn)槲ㄒ荒茉?，沒有鐵離子存在條件下，單質(zhì)硫能被氧化利用。證明在嗜酸氧化亞鐵硫桿菌中存在另一條單質(zhì)硫氧化途徑，這一途徑不需要鐵離子的參與。在A．f菌中存在多種可能與硫氧化和轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白，但這些蛋白在細(xì)胞內(nèi)的功能，及其參與的反應(yīng)現(xiàn)在并不清楚。 在浸礦過程中，隨著pH的降低，礦物中的離

3、子會不斷溶解到A．f菌生長的環(huán)境中，高濃度離子會抑制細(xì)菌的浸礦能力。目前該菌對高離子濃度抗性機(jī)制已有很多報(bào)道，有人認(rèn)為對高濃度離子抗性的可能機(jī)制有一下幾點(diǎn)。1、在高離子濃度環(huán)境的選擇壓力下有利突變的不斷積累導(dǎo)致抗性增強(qiáng)，但目前并沒有具體實(shí)驗(yàn)證明。2、有人認(rèn)為這種抗性產(chǎn)生原因是A．f菌內(nèi)IS序列在基因組內(nèi)插入突變導(dǎo)致該菌對高離子濃度抗性增強(qiáng)。3、另一種推測認(rèn)為該菌對不同離子抗性與細(xì)菌內(nèi)的質(zhì)粒有關(guān)，雖然該細(xì)菌中存在多種質(zhì)粒，但這些質(zhì)粒與離子

4、抗性的關(guān)系還沒有得到證實(shí)。 因此A．f菌亞鐵和硫氧化機(jī)制及高離子濃度抗性機(jī)制研究仍然是一個(gè)急待解決的問題，不僅對A．f菌在生物冶礦方面的應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義，而且對其它浸礦菌的研究也具有重要意義。 本論文主要工作有以下兩點(diǎn)： 1．A．f菌以硫或亞鐵為唯一能量來源培養(yǎng)條件下比較蛋白質(zhì)組學(xué)研究通過雙向電泳技術(shù)和MALDI—TOFMS技術(shù)對亞鐵為唯一能量來源和硫?yàn)槲ㄒ荒芰縼碓磁囵B(yǎng)的A．f菌進(jìn)行比較蛋白質(zhì)組學(xué)分析，成功鑒

5、定了24個(gè)差異蛋白點(diǎn)，其中16個(gè)蛋白點(diǎn)在硫氧化過程中上調(diào)，8個(gè)點(diǎn)下調(diào)，然后通過Northernblot驗(yàn)證這些差異蛋白在RNA水平差異。差異蛋白包括二硫鍵還原酶：硫氧還蛋白二硫鍵還原酶、嘧啶核苷二硫鍵還原酶、異二硫鍵還原酶。分子伴侶蛋白：熱激蛋白Hsp20。硫代謝相關(guān)蛋白：亞硫酸還原酶、半胱氨酸脫硫酶?？寡趸鞍祝篈hpC-TSAfamily-glutaredoxindomainprotein、antioxidant，AhpC-Tsaf

6、amily。環(huán)四吡咯環(huán)合成重要酶：谷氨酰-tRNA還原酶。糖代謝相關(guān)蛋白：二磷酸果糖醛縮酶、6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶、轉(zhuǎn)二羥丙酮基酶。多種未知功能蛋白，多種假定蛋白。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出細(xì)胞內(nèi)多條代謝途徑與鐵、硫氧化及鐵、硫氧化環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)。 2．A.f菌在正常條件下和高離子濃度條件下比較蛋白質(zhì)組學(xué)研究通過雙向電泳技術(shù)和MALDI-TOF-TOF串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對正常條件下亞鐵氧化培養(yǎng)和加有0.1MKCl亞鐵氧化培養(yǎng)的A.f菌進(jìn)行比較

7、蛋白質(zhì)組學(xué)分析，成功鑒定了8個(gè)差異蛋白點(diǎn)，4個(gè)蛋白點(diǎn)在高KCl離子濃度條件上調(diào)，4個(gè)點(diǎn)下調(diào)。然后通錄水平過Northernblot驗(yàn)證這些差異蛋白在RNA轉(zhuǎn)差異，發(fā)現(xiàn)有7個(gè)蛋白在RNA水平有差異。4號蛋白點(diǎn)(methionineaminopeptidase，typeⅠ)在RNA水平差異不明顯。這些差異蛋白主要涉及糖代謝基因：GDP-D-甘露糖脫水酶、5-磷酸核糖異構(gòu)酶；核苷酸合成酶：磷酸核糖焦磷酸激酶；ATP合成酶δ與β亞基；甲硫氨酰氨