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铁吸收调节蛋白的研究现状(3)

时间:2015-05-22 09:42 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:刘晓隽 王涛 邱冠 周 点击次数:


  3Fur在自养微生物中的研究进展
  嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusfer-roxidans)A.ferrooxidans是一种在生物冶金中用来还原硫化矿中低品位的微生物。嗜酸氧化亚铁硫杆菌在无氧的条件下,主要是依靠Fe3+或者以S来接受电子、以H2提供电子,或者以Fe3+接受电子、以含有还原性的硫化物来提供电子来提供其生长所需的能量。而在有氧的条件下主要是依靠各种还原性的硫化物、H2,以及Fe2+的氧化来提供其生长所需的能量。Quatrini等在ATCC23270的基因组中发现一个可能是A.ferrooxidans的Fur的序列(以下简称FurA.f)。FurA.f与大肠杆菌的Fur具有高度的相似性,包括功能的保守序列,同时FurA.f与大肠杆菌的Fur的抗血清能产生交叉反应,在一个铁相应反应FurA.f能够与大肠杆菌的Fur缺失突变进行互补。通过凝胶阻滞(electrophoreticmobilityshiftassays,EMSA)实验发现FurA.f不仅能够与大肠杆菌的Fur的Fur-box进行特异性的结合,同时也能与A.f中的疑似Furbox结合。当大肠杆菌的启动子fiu与fhuF处在一个高的蛋白表达水平,FurA.f的表达受到抑制。而当fiu与fhuF启动子处在低浓度时,它的表达量将会提高,可能还有其他的Fur调控启动子卷入到铁氧化应激反应。
  Ferraz等报导通过研究当嗜酸氧化亚铁硫杆菌以黄铜矿或斑铜矿作为唯一的能源时,研究嗜酸氧化亚铁硫杆菌铁吸收系统的相关基因表达。实时定量PCR分析显示在斑铜矿存在的条件下对于与三价铁铁载体相关的7个基因表达没有影响,而黄铜矿的存在对与三价铁铁载体相关的7个基因表达出现了上调。生物信息学分析这些基因区域,揭示了三价铁转运调控因子存在3个假定DNA键合序列。电泳迁移率实验表明A.f菌带有组氨酸标记的纯化Fur蛋白在体外能够与这些假定的Furboxes键合,在黄铜矿存在的条件下同时调查了两种Fur调控基因mntH以及dsrK的表达。然而Fur以及mntH的表达量上调,dsrK表达下调。当A.f菌株在含有黄铜矿培养基培养时,可能培养基中的低含量二价铁与Fur以及三价铁载体调控系统基因上调相关。通过建立A.f菌的同源模型揭示假定DNA键合蛋白表面存在正电残基,支持了之前猜测的DNA相互作用的模式。Fur以及三价铁离子载体的基因上调以及dsrK的下调表明在黄铜矿的存在下,由此可见Fur扮演着转录诱导剂以及阻遏剂的角色。
  4展望
  在生物冶金中应用最为广泛的嗜酸氧化亚铁硫杆菌,其Fur缺失突变的菌株仍旧未被发现,由此推测Fur基因对于该菌株是不可缺失的基因。尽管大肠杆菌的Fur基因已经被人工克隆,但是嗜酸氧化亚铁硫杆菌的Fur基因克隆未见报导。考虑到嗜酸氧化亚铁硫杆菌与大肠杆菌的Fur蛋白是同源蛋白,希望通过实现嗜酸氧化亚铁硫杆菌Fur蛋白的克隆,将其转化到大肠杆菌中,通过构建工程菌进一步地研究嗜酸氧化亚铁硫杆菌Fur蛋白的作用,从而为解决在生物冶金中Fe3+对细菌的毒害作用提供理论依据。
  铁作为一种重要的元素,对于植物致病菌或者人体致病菌都是必不可少的,而Fur在细菌的铁调节中扮演着重要的作用,在研究过程中发现Fur对植物致病菌或者人体致病菌的毒性具有较大的影响,因此研究Fur对研发新的抑菌剂具有重要的作用。


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