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十字花科黑腐病菌中一个CDF型重金属排放泵的鉴定

廖青

   重金属离子对生物体具有双重作用,一方面,许多重金属离子作为“微量元素”营养,是所有生物生长必不可少的,而另一方面,当它们在细胞内浓度过高时会和某些细胞组分形成非特异复合物而造成细胞中毒、死亡。因此,细胞内的重金属离子浓度必须受到非常精细的调控。在细菌中,胞内合适的重金属离子浓度是通过调节吸收和排放的平衡来实现的:当细胞内的重金属离子过量时,细胞中的金属吸收调控蛋白(通常为一个抑制子)和重金属离子结合后被激活而关闭金属吸收系统的表达,而金属排放调控蛋白(通常为一个激活子)和重金属离子结合后被激活而激活金属排放系统的表达;相反,当细胞内的重金属离子不足时,重金属离子会从金属吸收调控蛋白中解离而导致其失去抑制活性从而使得金属吸收系统正常表达,同时重金属离子会从金属排放调控蛋白中解离而导致其失去激活活性从而使得金属排放系统不能正常表达。 到目前为止,人们对十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,简称Xcc)的重金属离子平衡机制知之甚少,而基因组注释表明,Xcc 8004基因组中ORF XC4064编码一个重金属转运(排放)蛋白。为了确定XC4064编码的产物是否具有排放重金属的功能,本研究对XC4064的Tn5gusA5插入突变体158E03对Zn~(2+)、Co~(2+)、Cd~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)和Mn~(2+)这6种重金属的敏感性进行了测定。结果发现,当在丰富培养基(NYG)中添加Co~(2+)、Ni~(2+)的浓度分别达到200μM、700μM时,平板上XC4064突变体基本不能生长,而野生型菌株8004和该突变体的互补菌株能正常生长;但XC4064突变体、野生型菌株8004及互补菌株对Zn~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Mn~(2+)的敏感性检测没有区别。GUS活性测定结果表明,XC4064的转录受Co~(2+)、Ni~(2+)诱导。而生物信息学分析结果显示,XC4064编码的产物具有六个跨膜结构区域以及一个富含组氨酸的区域,与典型的CDF型重金属排放泵的基本结构特征相符。这些结果说明,XC4064编码的产物是一个CDF型Co~(2+)、Ni~(2+)排放泵。 由于本实验室之前已在Xcc 8004鉴定了一个CDF型重金属排放泵czcD1,因此,我们将XC4064重新命名为czcD2。已知czcD1受到锌吸收调控蛋白Zur(Zinc uptake regulator)的调控,但我们发现czcD2不受Zur调控。另外,由于czcD2突变体的致病力和野生型菌株8004没有差异,说明CzcD2与Xcc8004的致病无关。……   
[关键词]:十字花科黑腐病菌;CDF型重金属排放泵;Xcc CzcD2;Co~(2+);Ni~(2+)
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:广西大学2007年
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