论文部分内容阅读
趋磁细菌是一类能够沿磁场被动地定向，在鞭毛旋转的推动下自主地游动到合适的氧气和养分生境的微耗氧菌。趋磁细菌趋磁-氧性的遗传学机制研究对揭示这类细菌的磁铁矿生物矿化和感应外界磁场的机制具有重要意义。
本文以趋磁螺菌Magnetospirillum sp.AMB-1为材料，针对其高度灵敏的磁、氧感受特性，采用同源交换缺失突变，体外表达纯化蛋白，磁场处理对菌体生长、Rmag值和基因转录影响，预测分析蛋白高级结构及可能相互作用蛋白的方法，研究磁小体膜上的双组分磁响应信号反应调节蛋白(amb3006基因编码)和磁小体岛上的类蚯蚓血红蛋白(amb0935，amb0985基因编码)在磁感应和趋磁，氧性方面的功能和可能的作用机制，探讨趋磁细菌感应外界磁场的遗传学机制。
高级结构预测和氨基酸序列分析发现amb3006基因编码的磁小体膜信号反应调节蛋白含有参与细胞信号调控的GGDEF结构域和参与趋化反应信号传递的CheY-like接受结构域，与周围的趋化反应信号转导有关蛋白(amb3001-amb3011编码)可能有相互作用，推测AMB3006(作为一个磁感应特异的信号反应蛋白)参与了双组分信号转导系统。跨膜结构和疏水性分析表明AMB3006蛋白没有跨膜结构域和疏水区，应用SignalIP分析发现该蛋白无信号肽，不是分泌型蛋白。利用3S-PCR构建了缺失amb3006基因的突变载体。利用GST体外表达系统表达纯化了AMB3006蛋白，大小为61kDa，并免疫小鼠制备了AMB3006的多克隆抗体。50Hz2mT脉冲磁场处理16小时，amb3006基因的转录水平是假暴露对照的0.871202倍，没有显著差异。50Hz2mT正弦磁场处理16小时，amb3006基因的转录水平是假暴露对照的0.953786倍，没有显著差异。
氨基酸序列分析发现趋磁螺菌AMB-1基因组的22个类蚯蚓血红蛋白具有典型蚯蚓血红蛋白与双铁位点相关十分保守的氨基酸残基：H..。HxxxE... HxxxH...HxxxxD。高级结构预测磁小体岛上amb0935，amb0985编码蛋白空间结构与典型蚯蚓血红蛋白空间结构相似。跨膜结构和疏水性分析表明这两个类蚯蚓血红蛋白没有跨膜结构域和疏水区，应用SignalIP分析发现该蛋白无信号肽，不是分泌型蛋白。AMB0935和AMB0985与磁小体岛外的一些假想蛋白和类蚯蚓血红蛋白可能有相互作用。利用GST和His体外表达系统表达纯化了AMB0935和AMB0985蛋白，大小为17kDa。
趋磁细菌可从环境中吸收大量的铁，胞内铁含量是非磁细菌的上百倍的事实，作为研究弱磁场对生物影响的模式生物，零磁场对趋磁细菌的影响研究可以更好的理解地磁场对于生物矿化的影响，以及生物和地磁场之间的关系。零磁场对于趋磁细菌铁吸收的影响研究可以揭示地磁场在趋磁细菌铁吸收中的作用。零磁场处理趋磁螺菌20小时之内，其生长与地磁场对照组没有区别，但32小时之后，零磁场处理的菌体OD值显著降低。零磁处理整个生长过程中Rmag值与地磁场的表现出显著不同，对数生长期零磁场处理的Rmag值显著高于地磁场。Rmag在10个小时时间内迅速降低，这可能是由于磁小体的形成滞后于细胞分裂。零磁场处理后在铁吸收方面与地磁场没有区别。不论对照组还是零磁场处理溶液中铁在指数生长期(8-16小时)急剧下降，平台期铁吸收平缓。