Alcanivorax dieselolei中Cyo末端氧化酶调控烷烃代谢机制研究
海洋石油污染日益严峻，海洋石油降解菌代谢机制研究一直是环境微生物学研究的热点之一。柴油食烷菌（Alcanivorax dieselolei）B5是本实验室发现的石油降解菌新种，广泛分布在各种海洋环境中，对各类烷烃有较强的降解能力。基于基因组、转录组以及功能基因的研究，实验室从中发现了多个烷烃感应、趋化、转运、调控的关键因子，并对其作用机制进行研究。 发现，在信号传导与代谢调控系统中，Cyo末端氧化酶位于趋化系统与代谢系统之间，调控着不同链长烷烃的代谢途径，cyoD缺失会抑制长链烷烃的降解能力，而能促进短链烷烃的利用。同时Cyo末端氧化酶还能够负调控烷烃代谢相关基因almR的表达。但Cyo末端氧化酶调控烷烃降解途径的机制仍不清楚。 针对这一问题本研究对B5基因组进行深入分析，在cyo基因下游发现了B5T_00995和B5T_00996两个相关基因。通过同源分析和结构预测后，发现B5T_00995基因编码一个N-端具有六次跨膜结构、C-端具有组氨酸激酶活性的激酶组分；而B5T_00996基因编码产物被证明对烷烃降解相关基因almR具有阻遏作用，两者构成双组份系统。同源分析结果表明，B5T_00995基因编码的激酶组分在第三、四次跨膜结构之间存在一个保守的GGXXNPF七肽序列，该序列被认为是一个醌结合位点。将B5T_00995和B5T_00996基因编码蛋白体外纯化后进行体外磷酸化实验。实验发现B5T_00995基因编码的蛋白在ATP存在的情况下可以发生自我磷酸化过程，该磷酸化过程可以被氧化型醌抑制。同时发现，自我磷酸化的B5T_00995编码蛋白可以磷酸化B5T_00996基因编码蛋白，即B5T_00995和B5T_00996基因编码产物可以构成双组份系统，且醌能够影响激酶组分的自我磷酸化过程。 研究结果表明，在B5菌株的好氧呼吸链中，上游电子供体将电子传递给氧化型醌（CoQ），使其发生还原反应变成还原型醌（QH2）。还原型醌被Cyo末端氧化酶氧化变成氧化型醌，电子被末端氧化酶传递给O2，变成H2O，从而完成电子传递。B5T_00995和B5T_00996基因编码的双组份系统中的感应组分能够感应还原型醌，从而组氨酸激酶活性被激活，激酶组分发生自我磷酸化后将磷酸基团转移至B5T_00996基因编码的调控组分，使其发生结构改变。随后调控组分作为调控蛋白调控烷烃代谢相关基因表达。
海洋环境;柴油食烷菌;Cyo末端氧化酶;烷烃;代谢机制
国家海洋局第三海洋研究所
硕士
微生物学
邵宗泽
2018
中文
X172
79
2018-12-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）