奥奈达希瓦氏菌的envzompr二元系统的研究

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1、浙江大学硕士学位论文奥奈达希瓦氏菌的EnvZ/OmpR二元系统的研究姓名：魏步云申请学位级别：硕士专业：微生物学指导教师：高海春20120330浙江大学硕士学位论文摘要希瓦氏菌(Shewanella)是革兰氏阴性兼性厌氧菌，它们栖息在多样的自然环境中，能够降解多种有机化合物并且能够利用非常广谱的电子受体(尤其是重金属)。这些吸引人的功能使该属的菌株在碳循环等自然过程中扮演着重要的角色，也在环境整治和微生物燃料电池等实际应用中非常有应用潜质。虽然目前大部分对Shewanella的研究主要集中在电子传递链成员蛋白上，不过这些细菌如何在如此大的范围和不同条件下茁壮成长也不断吸引着人们的兴

2、趣。己知由感官激酶和反应调节蛋白组成的二元系统在细胞感知和适应外部环境的过程中扮演着中心角色。对ShewanellaoneidensisMR．1的基因组序列分析更显示，这一Shewanella属细菌的模式菌株拥有的二元系统数量比Escherichiacoli的还多三分之一，更体现了对这些蛋白进行研究的必要性。在本工作中，我们选择对SoneidensisMR-1二元系统中的EnvZ／OmpR进行研究。该系统在Ecoli中负责对渗透压变化进行响应。对于EnvZ／OmpR二元系统，我们首先通过生物信息学分析对其操纵子进行预测，并通过Northern杂交分析表征了其结构，确认其编码基因作为

3、单一的多顺反子mRNA共同转录。同时通过突变分析、定量逆转录聚合酶链反应(qRT．PCR)研究了EnvZ／OmpR二元系统在应对渗透压力中的作用。突变分析和qRT-PCR结果表明，EnvZ／OmpR系统参与了Soneidensis对渗透胁迫的反应，并很可能利用了与Ecoli类似的策略，即对两个孔蛋白编码基因的表达进行反向调节。我们进一步证明，EnvZ／OmpR对孔蛋白基因和运动性的调控几乎完全依赖于OmpR；而对E11VZ，只有部分依赖性，这说明也许存在独立于EnvZ的额外的OmpR磷酸化机制。不过与Ecoli不同，即便在渗透胁迫情况下＆oneidensis的生长也没有表现出对En

4、vZ／OmpR的依赖性。我们的结果表明，在&oneidensis中，EnvZ／OmpR系统虽然仍参与对渗透压变化的响应，它与其在Ecoli中的同源系统的差异性还是相当显著的。因此，应该存在其它的机制支持Soneidensis在渗透胁迫下的生长。虽然细菌都依赖相似的几套二元系统来应对环境的变化，但这些系统感知的特定信号及其随后触发的响应都可能随自然栖息地不同而有所差异，以确保在自浙江大学硕士学位论文然界中的生存。对Soneidensis二元系统更深入和更广泛的分析将能够为这种微生物如何获得生态成功提供线索，并据此产生更好的对它们进行改造和应用的策略。关键词：＆oneidensis；突

5、变体；二元系统；膜蛋白；渗透压；表达与调控2浙江大学硕士学位论文AbstractShewanellaarefacultativegram—negativeanaerobesinhabitingawidevarietyofnichesinnaturewheretheydegradediverseorganiccompoundsandutilizeabroadspectrumofelectronacceptorsforgrowthunderanaerobicconditions．Withthesefeatures，theyareconsideredimportantfornatural

6、processeslikecarboncyclingaswellasforpracticalapplicationssuchasenvironmentalremediationandmicrobialfuelcelldevelopment．Whilemuchoftheattentionhasbeengiventomembersoftheelectron-transportpathwaysinShewanella，Soneidensisinparticular，howthesebacteriamanagetothriveundersuchalargerangeofdifferentc

7、onditionsconstantlyattractspeople’Sinterest．Ithasbeenwellknownthattwo-componentsystemscomposedofasensorykinaseandaresponseregulatorplaycentralrolesinbacterialsensingandadaptationtoexternalenvironments．AnalysisofthegenomesequenceofSoneid