浑球红假单胞菌及其谷氨酸合成酶突变株氢酶活性和合成

浑球红假单胞菌野生型菌株的氢酶表达被有机碳、氮底物所抑制。在光照和黑暗时,氧浓度变化对氢酶的作用不同,但高氧浓度都阻遏氢酶的表达。微量Ni~(2+)能专一性地促进氢酶活性,固氮酶的产氢也可以调节氢酶的表达水平。该野生菌株的GOGAT突变株缺乏固氮酶和氢酶活性,在加入谷氨酰胺合成酶抑制剂MSX后,固氮酶和氢酶以相关联的方式合成出来,固氮酶产生的氢看来诱导了氢酶的合成。然而在固氮酶不表达的情况下,外源氢也可诱导氢酶的合成。     

丙酮酸对浑球红假单胞菌突变株(GOGAT~-Nif~-)固氮酶活性的调节

固氮无效的浑球红假单胞菌GOGAT突变株经丙酮酸诱导产生固氮酶活性。固氮酶比活随丙酮酸浓度增加而提高,同时依赖于蛋白质合成的菌体生长。丙酮酸产生固氮酶时氮源Glu的浓度高达60 mmol/L。液相色谱分析表明,丙酮酸诱导固氮酶活性的形成与胞内Gln耗竭有关而与Asn无关。用丙酮酸代替苹果酸诱导,突变株向胞外分泌的游离氨大大减少。丙酮酸诱导时变种谷氨酰胺酶比活较高,它可能参与胞内Gln的分解。     

浑球红假单胞菌（Rhodobacter sphaeroides）谷氨酸合酶的纯化及性质

浑球红假单胞菌菌株601经超声击碎,粗提液通过Triton处理,硫酸铵沉淀,DE—52和DEAE—sephadex A—50柱层析及 Seqhadex G—200凝胶过滤等步骤,将谷氨酸合酶(GOGAT)分离纯化,在聚丙烯酰胺凝胶电泳上呈现一条带。GOGAT表观分子量约为138 kD。该酶最大光吸收在278,375,450 nm和475 nm处,表明GOGAT可能是一种黄素蛋白。纯化的GOGAT对其底物 Gln,α—酮戊二酸和NADPH的表观K_m值分别为830,150和6μmol/L。反应产物Gln和NADP,几种氨基酸对GOGAT活力有不同程度的抑制作用,Gln类似物DON对GOGAT活力有强烈的抑制作用。     

浑球红假单胞菌GOGAT缺失株中依赖Z—酮戊二酸的固氮酶诱导

2—酮戊二酸加于限量氮培养基中后,引起泽球红假单胞菌谷氨酸合成酶(GOGAT)缺失菌株(asm~-,Nif~-)固氮酶的诱导表达,诱导生成的固氮酶的活性随着培养时间的延长而下降。此时如果加入谷氨酸,固氮酶活性又重新出现,而谷氨酸通常是阻遏GOGAT缺失菌株固氮酶表达的。诱导出的固氮酶与野生菌株固氮酶有相同的调节方式,但前后两次出现的固氮酶活性在氨的敏感性上有差异。此外,在GOGAT缺失菌株内含有较高的谷氨酰胺库,同时谷氨酸胺合成酶(GS)的腺苷酸化状态也较野生型菌株高。     

酰胺态氮瞬间调节荚膜红假单孢菌光合固氮活性的GS传感机制

天门冬酰胺(Asn)和谷氨酰胺(Gln)对荚膜红假单孢菌固氮酶活性抑制,在表观上类似于氨关闭效应,这种抑制效应由GS参与,相似于氨抑的传感机制。中断Gln代谢的6-diazo-5-oxo-L-norleucine(DON)存在时,氨抑的持续时间延长,与此相类似,Gln抑制加剧,这可能归之于Gln的积累。但是,Gln抑制被methionine sulfoximine(MSX,GS的抑制剂)消除,消除时MSX对Gln的浓度比值约为0.2,与氨抑消除所需的MSX对氨的浓度比值相当。此外,MSX消除氨抑不为DON拮抗,表明Gln抑制固氮酶活性由GS传感。然而,不能抑制GS转谷酰基活性的methionine suffone(MSF,谷氨酸的类似物)却与MSX相同,能消除Gln和氨对固氮活性的抑制。上述观察结果也可延伸至Asn的关闭固氮酶活性效应。     

氨和谷氨酰胺对浑球红假单胞菌（Rhodobacter sphaeroides）固氮酶...

浑球红假单胞菌菌株601具有迅速对外源氨作出“关闭”固氮酶活性的反应。氨对固氮酶的抑制作用,可被谷氨酰胺合成酶(GS)抑制剂MSX所解除。反之,加入Glu代谢抑制剂DON,可延长氨抑制的持续时间。Gln对固氮酶也有抑制作用。在脱腺苷化GS的透性细胞中,加入Gln可抑制固氮酶活性,同时,GS腺苷化状态提高。然而,氨则对透性细胞的固氮酶活性和GS腺苷化状态没有影响。     

浑球红假单胞菌(Rhodopseudomonas sphaeroides)色素基因的突变对生长速率及光合固氮的影响

浑球红假单胞菌Rps.sphaeroides 6128经甲基磺酸乙酯诱变处理,分离获得23株色素突变种。不具有细菌叶绿素a和类胡萝卜素的无色突变株不能光养生长,蓝绿突变株305不含带色的类胡萝卜素,但能光养生长,其世代时间比亲本株长5倍左右,而且,没有还原乙炔和放氢的固氮酶活性。绿色突变株309缺失球形烯和球形烯酮。当光照强度从3000lx增加到4000lx时,绿色突变株与亲本株生长速率之差由5.3小时缩短为0.3小时,其光合固氮和光合放氢的活性分别为亲本株的30％和45％。各菌株ATP的含量因所含色素成份不同而异。在指数生长期,蓝绿突变株305的ATP含量只有亲本株的8％,绿色突变株309的ATP含量为亲本株的32％,各色素变种的固氮能力与它们菌体ATP的含量相关。类胡萝卜素在为光合固氮提供能源中起着重要的作用。     

浑球红假单胞菌氨同化途径的研究

本文测定了浑球红假单胞菌(Rhodobacter sphaeroides)菌株601谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)和丙氨酸脱氢酶(ADH)的活性。低氨时,GS/GOGAT活力高,GDH活力低,高氨时,GS/GOGAT活力低,GDH活力高。在以分子氮或低浓度氨为氮源的培养条件下,加入GS抑制刑MSX(L—methionine—DL—sulphoximine),细菌生长受到抑制。但是,生长在以谷氨酸为氮源的细菌则不受影响。上述结果表明,浑球红假单胞菌菌株601氨同化是通过GS/GOGAT途径和GDH途径。     

谷氨酰胺合成酶参与Rhodopseudomonas capsulata固氮活性的氨瞬间调节

Rhodopseudomonas capsulata固氮酶活性对氨的敏感性及谷氨酰胺合成酶(GS)活性的变化在很大程度上受菌龄和氮素营养的影响。对数生长后期,固氮酶活性对氨最敏感,GS也处于高水平。限量氨(0.2mM)培养的菌体,其固氮酶活性的氨敏显著减弱,与谷氨酸(7.5 mM)培养的菌体相比,前者的GS活性较后者低50％左右。来自这两种氮源的GS本身对氨的敏感性也不一样,谷氨酸培养的其敏感性较限量氨培养的为低。此外,GS活性与氨关闭固氮酶活性的程度之间呈正相关。而与关闭的持续时间呈负相关。GS活性被抑制后,氨同化受阻,固氮酶活性的氨敏现象消失,基于上述结果,可以认为活性GS参与氨瞬间凋节光合细菌固氮酶的活性。     

由质粒介导的浑球红假单胞菌的染色体基因转移

通过接合转移,质粒pR751：：813、pACYCl84：：Tn5和RP4：：Mu从大肠杆菌引入浑球红假单胞菌。以质粒pR751：：813和RPI：：TnS01为介导的染色体转移,构威了一条染色体基因连锁图,并确定了包括半胱氨酸和胞嘧啶在内的六个遗传标记的相对位置。决定卡那霉素抗性的转座子Tn5以每供体}．3×10一’频率从大肠杆菌转入浑球红假单胞菌。约1．5％的“m‘分离物是营养缺陷型。形成的半胱氨酸变种是稳定的,回复突变频率约为4×10-10。转座子插入诱变产生的变种可用于遗传分析研究。     

浑球红细菌谷氨酰胺合成酶基因(glnA)及PⅡ蛋白基因(glnB)的序列分析

测定了浑球红细菌的glnA和／glnB基因DNA序列,共2707nt。其中glnA基因编码区为1401nt,编码467个氨基酸;glnB基因编码区为336nt,编码112个氨基醚。DNA序列的G＋C百分含量为65％,它们的密码子第三位GC利用率高达89．1％。在氨基酸序列上,GS酶和PⅡ蛋白与其它不同属的细菌间有较好的同源性,尤其是固氮类细菌间同源性较高。     

浑球红假单胞菌在暗处发酵生长时的固氮酶、吸氢酶以及放氢机制的研究

光合细菌浑球红假单胞菌(Rhodopesudomonas sphaeroides)能在黑暗厌氧条件下生长。首次发现发酵生长的浑球红假单胞菌有固氮酶和吸氧酶的活性。试验比较了在光营养、黑暗厌氧呼吸和好氧呼吸生长方式下该菌的放氢作用,认为黑暗厌氧呼吸过程中的放氢是氢酶催化的放氢。     

浑球红细菌谷氨酸合酶大亚单位基因(gltB)的序列分析

测定了浑球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)谷氨酸合酶大亚单位基因(gltB)及其5'端和3'端的序列,全长为5510bp。序列分析表明,R. sphaeroides gltB基因全长为4636bp。从核苷酸序列推测其蛋白质分子量约为164kD。R. sphaeroides gltB基因与Azospirillum brasilense和Escherichia coli的gltB基因DNA序列有很高的同源性。其蛋白质氨基酸序列与A. brasilense gltB基因产物GltB也具有很高的同源性。此外,还对R. sphaeroides GltB的各可能功能区进行了分析,发现它们具有很高的保守性。     

浑球红细菌谷氨酰胺合成酶基因（glnA）及PⅡ蛋白基因（glnB）的序…

测定了浑球红细菌的ｇｌｎＡ和ｇｌｎＢ基因ＤＮＡ序列,共２７０７ｎｔ。其中ｇｌｎＡ基因编码区为１４０１ｎｔ,编码４６７个氨基酸;ｇｌｎＢ基因编码区为３３６ｎｔ,编码１１２个氨基酸。ＤＮＡ序列的Ｇ＋Ｃ百分含量为６５％,它们的密码子第三位ＧＣ利用率高灰８９．１％。