產(chǎn)電微生物G-四聯(lián)體的識別、定位和功能分析.pdf

1、產(chǎn)電微生物因具有產(chǎn)電能力而備受關(guān)注，胞外電子轉(zhuǎn)移(Extracellular ElectronTransfer，EET)是其產(chǎn)電的關(guān)鍵。然而，目前對EET的了解還很有限，對EET過程中涉及的關(guān)鍵基因及其調(diào)控的認(rèn)識還很少。
　　在生理條件下DNA除了典型的右手雙螺旋結(jié)構(gòu)，還存在一種特殊的G-四聯(lián)體結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)G-四聯(lián)體結(jié)構(gòu)在端粒保護、DNA復(fù)制、基因重組，特別是基因表達(dá)調(diào)控過程中均發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此，本研究將G-四聯(lián)體用于

2、對產(chǎn)電微生物的EET的研究，從新的角度闡述EET相關(guān)的重要基因及其表達(dá)調(diào)控，希望為闡明EET提供一定信息。
　　本文以地桿菌（Geobacter）和Shewanella oneidensis MR-1為研究對象，分析了產(chǎn)電微生物的G-四聯(lián)體。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)G-四聯(lián)體的識別和定位。首先識別了Geobacter的9個菌株和S.oneidensis MR-1基因組中的G-四聯(lián)體;然后研究Geobacter中G-四聯(lián)

3、體在轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域的分布發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)錄起始位點（Transcription Start Site，TSS）附近上游-15bp到下游+15bp區(qū)域內(nèi)G-四聯(lián)體的數(shù)量有明顯的下降，而在TSS下游+15bp到+130bp區(qū)域內(nèi)G-四聯(lián)體的數(shù)量最多。這一結(jié)果證實了G-四聯(lián)體不是隨機分布在基因組內(nèi)，而是與基因的表達(dá)調(diào)控相關(guān)。
　　(2)G.sulfurreducens PCA和S.oneidensis MR-1中G-四聯(lián)體的功能。首先對硫還原地

4、桿菌G.sulfurreducens PCA和S.oneidensis MR-1中G-四聯(lián)體基因的功能進行研究，發(fā)現(xiàn)在G.sulfurreducens PCA和S.oneidensis MR-1中的G-四聯(lián)體基因既有功能共性又有功能特異性。隨后對特異功能的G-四聯(lián)體基因進行分析，發(fā)現(xiàn)在G.sulfurreducens PCA中，可能與電子傳遞相關(guān)的二型分泌系統(tǒng)相關(guān)的22個基因有7個是G-四聯(lián)體基因。又對其它分泌系統(tǒng)進行分析發(fā)現(xiàn)在G.su

5、lfurreducens PCA與六型分泌系統(tǒng)相關(guān)的13個基因中有10個是G-四聯(lián)體基因。在S.oneidensis MR-1中，編碼電子傳遞鏈中蛋白復(fù)合體I(NADH脫氫酶復(fù)合體)的13個基因中有5個是G-四聯(lián)體基因。結(jié)合基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析G.sulfurreducens PCA和S.oneidensis MR-1中這些特殊功能的G-四聯(lián)體基因，發(fā)現(xiàn)它們具有特殊的調(diào)控機制;最后研究G.sulfurreducens PCA和S.oneid

6、ensis MR-1中EET相關(guān)的G-四聯(lián)體基因發(fā)現(xiàn)，在G.sulfurreducens PCA中和EET相關(guān)的G-四聯(lián)體基因有15個，對其中基因上含有3個及以上G-四聯(lián)體序列的基因omcH、ompB和omcO分析，發(fā)現(xiàn)這三個G-四聯(lián)體基因?qū)ζ銭ET有調(diào)控作用。在S.oneidensis MR-1并未發(fā)現(xiàn)對EET有調(diào)控作用的編碼細(xì)胞色素c的G-四聯(lián)體基因。
　　(3) Geobacter中G-四聯(lián)體的進化關(guān)系。先對Geobacte

7、r中的G-四聯(lián)體進行同源分析，發(fā)現(xiàn)G-四聯(lián)體的保守性和物種進化距離有關(guān)，物種進化距離越近，G-四聯(lián)體的保守性越強;然后對G.sulfurreducens PCA中和EET相關(guān)的G-四聯(lián)體進行保守性分析，發(fā)現(xiàn)在G.sulfurreducens PCA中和EET相關(guān)的G-四聯(lián)體有一定的保守性。對保守的omcO和cbcN分析，推斷通過改變這兩個基因上的G-四聯(lián)體結(jié)構(gòu)，可以影響G.sulfurreducens PCA的EET。
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