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嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)是生物冶金工业中十分重要的一种细菌,也是目前生物冶金的微生物菌群中研究得最多的细菌之一。尽管与大多数中性细菌相比,A.ferrooxidans能耐受更高浓度的铜离子,但是其抗铜的分子遗传学机理仍不清楚。最近,A.ferrooxidans ATCC23270的全基因组已被测序,其全基因组注释信息中,有四个基因被注释为与铜抗性有关,但仍需实验的证实。序列同源性分析结果显示其中的两个基因,Afe0329和Afe0663(在TIGR网站上的登录号分别为AFE-0329和AFE-0663)有非常高的同源性(94.43%)。本文以此两个高同源性基因为对象,研究了它们与细菌铜抗性之间的关系,并鉴定了Afe0329与Afe0663在这一过程中所表现出来的差别。实时定量PCR结果显示基因Afe0329和Afe0663对铜胁迫的应答非常敏感;使用PCR-RFLP策略,首次成功的鉴定了这两个位于同一基因组中的高同源性基因之间的表达差异,结果显示与Afe0663相比,基因Afe0329在铜离子环境中表达更多的RNA,RFLP图谱表明96%的酶切泳道为Afe0329基因表达的产物;生物信息学分析结果表明Afe0329表达的蛋白质具有P1b3型ATP酶的所有特征序列,P1b3型ATP酶是一种定位于膜上的离子泵,分子模建的结果进一步显示参与决定离子泵泵出何种重金属的保守氨基酸残基位于跨膜结构域的一个狭小区域内;功能互补实验的结果显示基因Afe0329能提高铜敏感的Escherichia coli菌株的铜抗性;采用Reverse transcriptase PCR技术,研究了A.ferrooxidans标准菌株ATCC23270中Afe0329的转录子情况,结果表明基因Afe0329,Afe0330和Afe0331一起转录,处于同一个转录子;用Vector NTI,Blast,TMHMM Server,PSORTb等软件对此转录子中的Afe0330和Afe0331做了进一步的生物信息学分析,表明Afe0330为编码定位于细胞质中的蛋白基因,Afe0330和Afe0331的Blast分析都没有意义的同源性序列,其在铜抗性中的作用有待进一步研究;用此转录子的引物扩增多种细菌DNA,结果显示此转录元件普遍存在于A.ferrooxidans菌株基因组中。所有以上结果表明相比Afe0663,与Afe0330和Afe0331共转录的基因Afe0329在细菌铜抗性中发挥着十分重要的作用,这为进一步研究这种极端环境下生长的细菌的抗铜机理,通过基因工程的手段提高A.ferrooxidans的铜抗性以改良优化生物冶金工艺奠定了理论基础。