產(chǎn)電菌轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)與分析.pdf

1、微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell，MFC)是一種極具應(yīng)用前景的綠色能源方式，受制于產(chǎn)電效率過低，還未能大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際中。產(chǎn)電微生物的產(chǎn)電方式和電子傳遞方式是微生物燃料電池研究中的重大理論問題之一，也是工程改造微生物提高產(chǎn)電效率的關(guān)鍵問題之一。全基因組調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建可以幫助理解微生物響應(yīng)環(huán)境改變而發(fā)生的分子過程，識別與產(chǎn)電效率相關(guān)的分子路徑。產(chǎn)電菌Shewanella oneidensis MR-1具有產(chǎn)電效率高、

2、能利用多種電子受體等優(yōu)點(diǎn)，是用于微生物燃料電池研究的重要模式生物之一，本文主要是構(gòu)建模式菌S.oneidensis MR-1的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為在分子水平認(rèn)識產(chǎn)電菌的調(diào)控過程提供基礎(chǔ)。同時，探索全基因組的微生物基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法，促進(jìn)微生物系統(tǒng)生物學(xué)的研究。
　　本文應(yīng)用基于比較基因組學(xué)的基因調(diào)控關(guān)系預(yù)測方法，首先選擇基因調(diào)控信息較為完善的模式生物Escherichia coli K-12 MG1655作為參考基因組，利用直系同

3、源基因功能的保守性，來預(yù)測S.oneidensis MR-1的調(diào)控信息，得到S.oneidensis MR-1的調(diào)控關(guān)系有1887對，包括71個轉(zhuǎn)錄因子和870個靶基因。然后選擇與S.oneidensis MR-1同屬的希瓦氏菌其他四個菌株S.putrefaciens CN-32，S.spMR-4，S.baltica OS155，S.loihica PV-4作為參考基因組，基于比較基因組學(xué)預(yù)測S.oneidensis MR-1的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

4、，得到1003個調(diào)控關(guān)系，包括58個轉(zhuǎn)錄因子和741個靶基因。整合已知數(shù)據(jù)，最終得到S.oneidensis MR-1的基因調(diào)控關(guān)系有3378對，包括112個轉(zhuǎn)錄因子，1705個靶基因。
　　為了判斷預(yù)測得到的轉(zhuǎn)錄調(diào)控關(guān)系的可信度，通過轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)掃描和預(yù)測來評價基于比較基因組學(xué)得到的S.oneidensis MR-1調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)選擇與目標(biāo)基因組親緣關(guān)系較近的生物作為參考基因組時得到的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)就會越準(zhǔn)確。論文比較了不同物種