芳香烴生物降解途徑蛋白質(zhì)組學(xué)研究.pdf

1、芳香烴是一種重要的有機(jī)物，在環(huán)境中分布廣泛，對人類健康和生態(tài)環(huán)境具有很大危害性。由于芳香烴獨(dú)特物理化學(xué)結(jié)構(gòu)，采用微生物一生物技術(shù)途徑治理、清除或降解轉(zhuǎn)化芳香烴類化合物污染是一種有效的方法。在后基因組時代，生物學(xué)研究重心從揭示生命的所有遺傳信息轉(zhuǎn)移到在整體水平上對生物功能的研究，其中，以蛋白質(zhì)的功能和相互作用為主要目標(biāo)的蛋白質(zhì)組學(xué)研究成為最近的一個熱點(diǎn)。由于芳香烴是一種環(huán)境異生物質(zhì)，微生物更多的是可能通過形成誘導(dǎo)酶系具備了新的代謝功能，同

2、時，降解菌在實際環(huán)境中還面臨多種污染因子的脅迫，通過對壓力脅迫下降解菌蛋白質(zhì)組學(xué)分析，能夠識別壓力應(yīng)答的蛋白以及參與環(huán)境污染物代謝的酶，有助于我們深入了解生物降解的過程，也為探討微生物的進(jìn)化趨勢和潛在的進(jìn)化機(jī)制提供了證據(jù)。 本項研究以環(huán)境中典型的芳烴污染物為研究對象，篩選分離獲得了具芳香烴降解能力的菌株；采用蛋白質(zhì)組學(xué)的方法，分析了降解菌在不同壓力脅迫下降解途徑中的蛋白表達(dá)差異，在納米水平，觀察分析了降解菌在污染物脅迫下細(xì)胞膜表

3、面結(jié)構(gòu)的變化，并采用反向PCR等分子生物學(xué)方法，克隆與分析了降解途徑中的誘導(dǎo)酶。本研究所獲主要結(jié)論如下： (1)從東北老工業(yè)基地長期受石油與重金屬污染的土壤中，分離獲得了一株以菲為唯一碳源的高效降解菌株ZX16，通過形態(tài)、生理生化、分子生物學(xué)鑒定為溶芳烴鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas aromaticivorans)。菌株降解菲的特性研究結(jié)果表明，ZX16可耐受2500mg/L的菲，對1500mg/L的菲在72h內(nèi)降解率

4、為98.2％。不同的重金屬離子對菌株的降解效能影響大小依次為cu<'2+>>Cd<'2+>>Zn<'2+>>Pb<'2+>。菌株在中性條件下生長良好，原子力顯微鏡觀察結(jié)果表明，菌株在復(fù)合污染物脅迫下細(xì)菌體積、形態(tài)有顯著變化，細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)也從粗糙趨向光滑。 (2)采用二維蛋白電泳分析了產(chǎn)堿假單胞菌SNZ28在龍膽酸誘導(dǎo)條件下的蛋白質(zhì)表達(dá)差異。電泳結(jié)果顯示了兩者存在有15個蛋白點(diǎn)的差異。通過MALDI-TOF和Q-TOF分析，其中的

5、12個蛋白質(zhì)點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫中已知多肽片段有同源性。其中，P4點(diǎn)與青枯菌(RalstonIa sp．)龍膽酸1，2加雙氧酶同源。該結(jié)果在蛋白質(zhì)組學(xué)上證實了誘導(dǎo)型GDO酶的存在。 采用二維蛋白電泳分析了高效菲降解菌ZX16在菲、菲與鎘復(fù)合誘導(dǎo)下，蛋白質(zhì)表達(dá)差異，共獲得了21個新表達(dá)的蛋白質(zhì)點(diǎn)，20個增量表達(dá)的蛋白質(zhì)點(diǎn)，差異蛋白質(zhì)點(diǎn)MALDI-TOF/TOF的分析表明，降解菌表達(dá)有轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白、熱休克蛋白、可溶性蛋白等多種與降解有關(guān)的蛋白