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鞘氨醇单胞菌降解PAHs过程中差异表达蛋白的追踪

雷欢;田蕴;郑天凌

  多环芳烃是一种典型的环境污染物,微生物降解是污染环境中多环芳烃去除的主要途径。微生物以不同的功能基因形式如实地记录了整个污染的历史,降解基因和降解酶系的形成是微生物长期适应污染环境和自身进化的结果。在多环芳烃微生物降解研究领域,如何阐明多环芳烃代谢过程中复杂的降解机理一直困扰着广大学者。利用核酸分子生物学技术,获得与多环芳烃微生物降解有关的基因是目前主要的研究手段,但随着研究的深入,人们发现仅仅利用核酸分子生物学技术无法完全解释多环芳烃微生物降解过程中出现的复杂现象。例如,在实际中我们经常遇到一些微生物虽然具有降解多环芳烃所需的关键酶的编码基因,其本身却不具有降解能力,而具有相同降解基因片段的菌株,它们之间降解能力区别很大。此外,由于中间代谢产物的多样性和出现的瞬时性大大增加了研究过程对仪器设备要求以及研究资金和人力资源的消耗,使得人们对于整个降解过程和降解路径探讨的深入变得困难重重。随着双向电泳技术、计算机图象分析与大规模数据处理技术以及生物质谱技术的发展与成熟,蛋白质组学得到了广泛的应用。从2000年起,已有少数实验室运用以双向凝胶电泳技术为基础的蛋白质组学技术对多环芳烃微生物降解进行研究,但模式菌株主要为分枝杆菌、产碱假单胞菌,其他相关降解菌则报道较少。本研究采用平板升华技术从厦门博坦油码头表层海水样品中筛选获得一株高效的多环芳烃(PAHs)降解菌,经16S rDNA分子鉴定,该菌株归属鞘氨醇单胞菌属,定名为Sphingomonas sp.strain H。StrainH在24 h内对初始浓度为50mg·L~(-1)的菲的降解率可达94%。本实验以strain H为模式菌株,对其在降解过程中菌体全蛋白的制备条件进行优化,以获得高质量的降解全程各个阶段具有代表性的菌体蛋白样品。结果表明,超声-TCA/丙酮沉淀的方法可有效去除中间代谢产物的干扰,获得纯度较高的蛋白样品。以此方法制备的蛋白样品,通过双向电泳技术比较strain H在有和没有菲诱导条件下的蛋白质表达差异,获得16个差异蛋白点。采用串联质谱分析技术对这些差异蛋白点进行了鉴定分析,并结合参与PAHs降解的关键酶基因的克隆与表达的研究结果,对Strain H降解菲的代谢途径进行了推测。……