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本论文主要研究Diaphorobacter PCA039菌株降解氯代苯胺的代谢途径以及Delftia sp.AN3菌株降解苯胺的基因簇克隆和分析。
采用HPLC,GC-mass spectrometry等理化方法,分析Diaphorobacter PCA039菌株降解氯代苯胺的中间代谢产物,从而推导该菌株降解对氯苯胺的整个代谢途径,证实氯代苯胺可以通过间位代谢途径进行降解的,并没有形成致死产物,是一条新的代谢途径。高压脉冲场电泳、质粒消除等实验,研究表明PCA039的氯代苯胺胺降解基因簇位于染色体上。另外,以Cosmid质粒SuperCos1和宿主菌E coli XL1-Blue MR构建了该降解菌株的基因组Cosmid文库,总共得到5000个克隆子,并尝试酶活表达筛选、简并引物-菌落PCR筛选等方案,实验仍在讲行之中。
通过检测酶活——邻苯二酚2,3-双加氧酶的的方法,从Delftia sp.AN3(降解苯胺)的基因组文库中筛选得到一个阳性克隆子E.coli JM109-AN1,并且发现该重组子能够以苯胺为唯一碳源、氮源和能源进行生长。该重组子中含有一重组质粒pCK505-AN1,该重组质粒携带降解苯胺的相关基因簇(29.7kb),其序列数据在GenBank(登录号N0. DQ661649),包含26个开放阅读框,danWVUX1SQTA1A2BRDCX2EFG1HYIJZKG2LMN,其中至少含有18个与苯胺代谢相关的基因,命名为danQTA1A2BRDCX2EFG1HYJZKG2,它们编码完整的苯胺间位裂解酶系的基因簇。danQTA1A2BRDCX2EFG1HYIJZKG2基因簇的表达由一个启动子控制,编码参与转化苯胺至三羧酸循环中间产物的间位途径的所有酶系,其中danQTA1A2BR为苯胺双加氧酶多组分基因及Lys-型调节基因,danD编码铁氧化还原蛋白,danC编码的邻苯二酚2,3-双加氧酶,功能是催化邻苯二酚的开环反应。余下的danEFG1HIJKG2基因簇编码2-羟粘康酸半醛脱氢酶(HMSD)、水解酶(HMSH)、2-酮-4-戊烯酸水解酶(OEH)、4-草酰巴豆酸脱羧酶(OCD),2-酮-4-戊烯酸水合酶(OEH)、4-羟-2-酮戊酸醛缩酶(HOA),乙醛脱氢酶(ADA)。这些基因与其它菌株的相关基因具有较高的同源性,并比较了染色体编码的基因簇dan和tad基因簇的特点,在代谢基因簇的两端DNA序列携带一些转座酶基因和重组酶基因,表明基因岛在不同微生物属或种间转移的同时,可能还伴随着基因的插入或重排,这也可能是污染环境中降解微生物的生物多样性形成的一个重要原因。
RT-PCR分析HMSH基因,HMSD和4-草酰巴豆酸脱羧酶(4-OD)基因的转录情况,后两个基因未扩增出相应的基因片段,只有2-羟粘康酸半醛水解酶基因得以转录。说明负责水解和脱氢的关键酶并不是同时转录,而是在特定条件以一种途径如水解为主导。