嗜鐵鉤端螺旋菌抗砷基因簇的生物信息學(xué)分析及改造.pdf

1、近幾十年來，我同礦場資源的消耗速度不斷加快，而且通過常規(guī)的物理、化學(xué)開采法所帶來的環(huán)境污染非常嚴(yán)重，與當(dāng)今社會可持續(xù)發(fā)展的要求背道而馳。在這樣的情況下，微生物在生物冶金方面所起的作用越來越受到人們的重視。
　　 嗜鐵鉤端螺旋菌（Leptospirillum ferriphilum，簡稱L.ferriphilum），是一類嗜酸性專性自養(yǎng)鐵氧化細(xì)菌，螺旋狀，革蘭氏陰性菌，有鞭毛，可以運(yùn)動，最適生長pH2.0，最適生長溫度40℃，可以

2、耐受較低的pH值以及較高的氧化還原電位和溫度，因此是生物浸礦的優(yōu)勢種群，在微生物采礦中發(fā)揮著重要的作用。
　　 但在實(shí)際的應(yīng)用過程中，該菌生長緩慢、細(xì)胞得率低以及對砷、汞、銀等重金屬缺乏抗性。不僅限制了其應(yīng)用范圍，而且也給實(shí)驗(yàn)室的研究工作帶來許多不便，嚴(yán)重阻礙了生物浸礦的發(fā)展，對嗜鐵鉤端螺旋菌進(jìn)行遺傳改造就成為了一個行之有效的方法，那么對基因組進(jìn)行序列分析，找出與重金屬抗性尤其是砷抗性相關(guān)的基因，闡明基兇的表達(dá)調(diào)控機(jī)制則是首要解

3、決的問題。
　　 本實(shí)驗(yàn)室對L.ferriphilum進(jìn)行了全基因組測序，采用生物信息學(xué)的方法對基因組進(jìn)行功能注釋，分析了基因和基因產(chǎn)物之間的相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)L.ferriphilum包含一大一小兩個抗砷基因簇。本次的研究重點(diǎn)主要是含有功能基因arsA、arsB、arsC和調(diào)節(jié)基因arsR和arsD，以及一個磷酸轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的大的抗砷基因簇，并且對不同細(xì)菌所含的抗砷基因進(jìn)行了序列相似性分析。
　　 本實(shí)驗(yàn)將來自于大腸桿菌Pla

4、smid R773和L.ferriphilum中的抗砷基因與實(shí)驗(yàn)室所構(gòu)建的載體pSDU1和敲除了與結(jié)合轉(zhuǎn)移相關(guān)的mob位點(diǎn)的載體pSDUl-remob進(jìn)行連接，以氯霉素基因?yàn)閳蟾婊?，成功?gòu)建了組成型及可調(diào)控型的抗砷質(zhì)粒pSDUl-tac-Arsl、pSDU l-remob-tac-Ars1、pSDUl-tac-Ars2和pSDUl-Ars I-S。將這些抗砷質(zhì)粒轉(zhuǎn)入大腸桿菌中，并對其在大腸桿菌中的抗砷性能進(jìn)行了檢測，結(jié)果表明，新型的高