抗汞菌株的篩選檢測以及抗汞蛋白結構與功能的研究.pdf

1、不斷發(fā)展的現(xiàn)代化工業(yè)使環(huán)境中的汞污染問題愈發(fā)嚴重，汞污染不但破壞了生態(tài)環(huán)境，還威脅著人類健康。如何防治和消除環(huán)境中的汞污染已經成為當今世界研究的難點和熱點問題。素有中國“汞都”之稱的貴州萬山曾經是我國最大的汞礦開采基地，周邊環(huán)境受汞礦開采的污染十分嚴重。我們從萬山地區(qū)的土壤底泥中分離篩選出一種抗汞微生物(Hg401)，通過16S rDNA序列測定法和PCR擴增目的基因法鑒定，確定該抗汞微生物屬于Bacillus。在自然界的汞生態(tài)循環(huán)過程

2、中，抗汞微生物扮演著十分重要的角色，是有機汞和無機汞轉化過程中的關鍵因子，在汞污染環(huán)境的生物治理和檢測中具有廣泛的應用前景。
　　本研究在汞(HgCl2、CH3HgCl)和其它不同金屬離子(ZnSO4、CuSO4、CdSO4)存在的情況下，我們測試Hg401菌株的耐受情況，發(fā)現(xiàn)Hg401菌株對HgCl2和CH3HgCl的耐受程度分別達到了0.2 mM和1.5 ppm，比普通大腸桿菌的耐受程度明顯提高;同時，Hg401菌株對ZnSO

3、4和CdSO4也表現(xiàn)出了一定的耐受性。Hg401菌株中存在抗汞基因操縱子（mer操縱子），包含有多種基因，包括汞離子調節(jié)基因(merR)，汞離子運輸?shù)鞍谆?merP、merT)，以及最終用于對細菌中有機汞和無機汞化合物進行酶促反應解毒基因（merB，有機汞裂解酶;merA，汞還原酶），其中有機汞裂解酶MerB則包括三種，分別為MerB1、MerB2和MerB3。我們構建了含有mer操縱子、merB1、merB2、merB3和merA的

4、重組質粒，分別轉化到大腸桿菌，測定這些轉基因大腸桿菌的抗汞(HgCl2、CH3HgCl)能力和對其它金屬離子(ZnSO4、CuSO4、CdSO4)的耐受情況。結果發(fā)現(xiàn)，含mer操縱子或merA的大腸桿菌對HgCl2的耐受程度有所提高，均為0.1 mM，過量表達時耐受程度能達到Hg401菌水平，為0.2 mM。對于CH3HgCl來說，含merB1或mer操縱子的大腸桿菌對CH3HgCl的抗性有一定提高，分別為1.5 ppm和2.5ppm。

5、此外，對于ZnSO4這種重金屬，含merA的大腸桿菌相較于其他轉基因大腸桿菌，表現(xiàn)出更好的耐受能力。在Hg401菌體內有3種MerB同源蛋白存在，它們各自的具體功能目前還不清楚，相關酶學催化機制還不為人知，利用結構生物學等方法對抗汞蛋白MerB進行結構和功能研究，可以為抗汞細菌的抗汞作用機理和實踐運用提供理論參考。在MerB1蛋白純化過程中發(fā)現(xiàn)，MerB1蛋白在溶液中可能同時存在兩種狀態(tài)，即單體形式和二聚體形式。在有產物Hg2+的情況下