非生物胁迫下耐辐射异常球菌drB0118基因功能分析

【目的】鉴定和确定被预测为编码干燥相关蛋白的耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans) drB0118基因功能,探讨该基因对盐、渗透和氧化胁迫抗性的作用。【方法】构建drB0118基因缺失突变株(ΔB0118),通过氯化钠、D-山梨糖醇和过氧化氢等胁迫冲击实验及氧化胁迫条件下qRT-PCR分析,研究drB0118突变对非生物胁迫反应及氧化胁迫相关基因表达的影响。【结果】drB0118突变导致菌株对NaCl和D-sorbitol胁迫的抗性降低;对氧化胁迫(H2O2)敏感;qRT-PCR分析显示,drB0118突变引起氧化胁迫抗性基因pod和oxyR分别下调4倍和10倍。【结论】D. radiodurans中drB0118参与了盐、渗透和氧化等多种非生物胁迫反应。     

耐辐射异常球菌抗辐射机理的研究新进展

报道了自1956年Anderson发现耐辐射异常球菌(Deinococcusradiodurans)以来,国外在其生理生化和遗传学特性、特殊的细胞膜结构、各种诱变因素所致的DNA损伤与其高效的修复机制和生物化学、分子生物学应用于该菌的研究新进展。对该菌的研究在辐射生物学与医学上具有特殊的意义,因此,我国的辐射生物学、微生物学和医学研究人员应尽快开展这方面的研究。     

铁蛋白DrfE对耐辐射异常球菌抗氧化酶活性的影响

为研究耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans)中drf E编码的铁蛋白Drf E的功能,通过基因回补试验构建drf E基因的回补菌株(pdrf E∷Δ),对野生型WT、突变株Δdrf E及回补菌株pdrf E∷Δ进行不同浓度H_2O_2和Na Cl胁迫,分别测定野生型WT、突变株Δdrf E和回补菌株pdrf E∷Δ体内Fe2+含量及抗氧化酶类活性。结果显示,drf E基因缺失导致菌株对氧化和盐胁迫敏感,该基因的回补能够恢复菌株对氧化和盐胁迫的抗性。drf E基因缺失导致耐辐射异常球菌体内Fe2+浓度由232μmol/L增加至293μmol/L;80 mmol/L H_2O_2处理30 min后,突变株Δdrf E的CAT活性下降32.74%,SOD下降41.3%。以上结果表明Drf E蛋白可能参与耐辐射异常球菌铁代谢途径,并且在细胞抗氧化体系中发挥重要作用。     

耐辐射球菌辐射耐受机制的研究进展

耐辐射球菌(Deinococcus radiodurans,Dr)是迄今为止地球上发现的最具辐射抗性的生物之一,对紫外线、干旱和诱变剂等损伤因子均表现出极强的抗性,备受世界各国科学家的广泛关注。目前关于其抗辐射机理已有大量的文献报道。根据国内外最新的研究成果,从DNA损伤修复机制、抗氧化防御系统、特殊的生存方式及细胞净化系统等方面,对耐辐射球菌辐射抗性机理的研究进行了简单的概述,并对未来Dr耐辐射机制的研究趋势进行了展望,以期为进一步研究该菌的辐射耐受机制奠定基础。     

耐辐射球菌转录因子DdrO的基因克隆与生物信息学分析

目的：克隆耐辐射球菌ddrO基因,并对其进行生物信息学分析,预测其功能。方法：根据耐辐射球菌ddrO基因序列,由Primer Premier 5设计一对引物,以提取的耐辐射球菌基因组为模板,PCR扩增获得耐辐射球菌ddrO基因,序列测定并利用生物信息学软件对ddrO基因的理化性质、高级结构及生物学功能等进行分析与预测。结果：成功获得了ddrO基因。生物信息学分析发现,ddrO基因核苷酸序列长度为396bp,编码一个131aa组成的相对分子质量为14.993kD的预测的DdrO转录因子。核酸同源性搜索及比较分析仅在与耐辐射球菌同属的Deinococcus geothermalis和Deinococcus deserti中发现高度相似的序列;蛋白同源性搜索发现一些与DdrO显著同源的蛋白,如Deide_20570（95%）,Dgeo_0336（90%）,Deide_3p02170（82%）等;结构域分析发现DdrO含有HTH（helix-turn-helix）DNA结合结构域。结论：根据生物信息学结果预测DdrO蛋白可能具有转录调控作用,参与DNA修复和复制,在耐辐射球菌的DNA损伤修复过程中发挥一定作用。     

耐辐射球菌转录因子DdrO 的基因克隆与生物信息学分析

目的:克隆耐辐射球菌ddrO基因,并对其进行生物信息学分析,预测其功能。方法:根据耐辐射球菌ddrO基因序列,由Primer Premier 5设计一对引物,以提取的耐辐射球菌基因组为模板,PCR扩增获得耐辐射球菌ddrO基因,序列测定并利用生物信息学软件对ddrO基因的理化性质、高级结构及生物学功能等进行分析与预测。结果:成功获得了ddrO基因。生物信息学分析发现,ddrO基因核苷酸序列长度为396bp,编码一个131aa组成的相对分子质量为14.993kD的预测的DdrO转录因子。核酸同源性搜索及比较分析仅在与耐辐射球菌同属的Deinococcus geothermalis和Deinococcus deserti中发现高度相似的序列;蛋白同源性搜索发现一些与DdrO显著同源的蛋白,如Deide₂0570（95%）,Dgeo₀336（90%）,Deide₃p02170（82%）等;结构域分析发现DdrO含有HTH（helix-turn-helix）DNA结合结构域。结论:根据生物信息学结果预测DdrO蛋白可能具有转录调控作用,参与DNA修复和复制,在耐辐射球菌的DNA损伤修复过程中发挥一定作用。     

耐辐射动球菌耐辐射及相关特性研究进展

核能的利用对于缓解能源紧张、减少温室气体排放具有重要意义,然而核能利用产生的放射性废料对环境的影响成为核能发展的掣肘。耐辐射动球菌(Kineococcus radiotolerans)是一种从核污染环境中分离出来的,可在辐射、强碱、高盐、干旱、高金属离子浓度、高渗透压及强化学毒性等严酷环境中存活的革兰氏阳性耐辐射菌,有望应用于环境生物修复、医学等领域。本文就K.radiotolerans的生理生化特性、抗辐射性、抗氧化性、抗毒性有机物等特性的研究现状进行综述。     

表达耐辐射异常球菌IrrE蛋白对产丁二酸大肠杆菌耐渗透压的影响

高渗透压胁迫是降低生物法制备丁二酸生产效率的关键因素之一。为提高丁二酸生产菌株对高渗透压胁迫的耐受性能,本研究考察了外源引入全局调控蛋白IrrE提高大肠杆菌耐高渗透压胁迫性能的可行性。试验结果表明,在不同浓度Na+胁迫下,重组菌生长和发酵性能明显提升。在5 L罐发酵中,重组菌最大细胞干重、糖耗和丁二酸产量比对照菌分别提高了15.6%、22%和23%,表明引入IrrE蛋白可提高菌株对高渗透压胁迫的耐受能力。进一步比较重组菌和对照菌胞内相容性物质海藻糖和甘油的浓度后发现,重组菌胞内海藻糖和甘油浓度明显提高,其最大积累量分别是对照菌的1.3和3.8倍,推测IrrE可通过增加胞内相容性物质的积累提高菌株对高渗透压胁迫的耐受性。     

耐辐射异常球菌DNA损伤与修复相关基因的比较基因组研究

耐辐射球菌 (Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ,ＤＲ)是Ａｎｄｅｒｓｏｎ等[1] 在 1 95 6年从灭菌处理的肉类中发现的一种非病原性红色球菌 ,该球菌对电离辐射 (存活最高剂量约 1 5ｋＧｙ,即普通真核生物的 1 0 0 0倍 )、紫外线、干燥、强氧化剂和一些化学诱变剂显示惊人的抗性[2～5] 。实验证实 ,由辐射引起的损伤ＤＮＡ在几十小时内能够完全修复[4 ,5] 。这种超强ＤＮＡ修复能力吸引人们去研究其潜在修复机制以及寻找与修复有关的特殊基因或酶 ,以便能应用基因工程的技术对放射性、重金属污染物进行生物修复 ,为癌症治疗尤其…     

耐辐射球菌研究进展及其应用前景

耐辐射球菌因其对辐射、紫外线、诱变剂等的极高抗性引起了人们的注意。研究发现,其辐射抗性和干燥抗性主要归因于其在逆境条件下保护蛋白质、减少蛋白质被氧化的程度。耐辐射球菌基础理论的研究成果在环境修复、农作物抗旱育种、动植物抗病育种,以及肿瘤治疗等领域都有广阔的应用前景。其中,最有可能运用在对放射性污染的环境修复中。相对于高昂的填埋处置放射性废料的方法,运用耐辐射球菌构建工程菌进行生物修复是一种廉价的方法。耐辐射球菌对干燥的强忍耐性说明其基因组中含有抗干旱基因。寻找耐辐射球菌抗干旱基因,对于转化耐辐射球菌抗干旱基因,创造抗干旱农作物具有潜在的应用价值。     

类胡萝卜素在耐辐射奇球菌辐射抗性中的作用

为研究耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)中类胡萝卜素的生化合成基因及其在该细菌抗辐射机制中的生物学作用,通过有机溶剂提取及LC-MS技术分析了D. radiodurans所产类胡萝卜素物质的主要组分,运用PCR及基因同源重组技术,对该菌中类胡萝卜素生化合成途径的八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,crtB)及八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,crtI)基因进行了缺失突变,通过表型观察及HPLC定量分析突变株所产类胡萝卜素的组分变化确证突变株构建成功．野生株及crtB 与crtI基因缺失突变株对电离辐射和H₂O₂的敏感性差异比较分析显示,和野生株相比,两种突变株对不同剂量电离辐射和不同浓度H₂O₂的敏感性更强．crtB及crtI基因功能研究表明,这两个关键性合成基因的缺失,导致突变株不能催化合成类胡萝卜素生化合成途径中的重要中间体——番茄红素及一系列下游产物．通过λ原噬菌体紫外线诱导系统、电子自旋共振 (ESR)及DMPO自旋捕集技术,分别在体内和体外评价了其类胡萝卜素的抗氧化能力．结果表明,两种类胡萝卜素对超氧阴离子(O₂^·)及羟自由基(·OH)均表现出较强的清除作用．上述研究结果为探究D. radiodurans的类胡萝卜素合成基因和生物学功能,及类胡萝卜素在D. radiodurans抗辐射机制中的作用提供了新的直接实验证据．     

耐辐射奇球菌的极端辐射抗性机制及其潜在利用

耐辐射奇球菌被誉为“地球上最顽强的细菌”,能够在超高剂量的电离辐射、长时间干旱以及外太空等极端环境中存活,其电离辐射耐受性为人类细胞的数千倍.研究表明,这种惊人的能力来源于耐辐射奇球菌所具有的超强DNA损伤修复能力以及多种高效抗氧化系统的协同作用,使其能够将同一个基因组中同时产生的高达100个以上的DNA双链断裂在数十小时内进行高效而精准的修复.因此,耐辐射奇球菌成为目前研究DNA损伤修复的重要模式生物之一.本文主要阐述了耐辐射奇球菌的起源、细胞结构特征、DNA双链断裂修复机制以及抗氧化系统,展现了其对于极端环境的适应机制,并对其在放疗和基础生物学研究、抗逆调控元件的开发以及放射性核素富集等领域的应用前景进行了展望.     

耐辐射奇球菌代谢产物中的化学成分

通过甲醇提取、硅胶柱色谱、重结晶分离纯化,从耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)代谢产物中分离得到五个化合物,根据光谱数据鉴定为:腺嘌呤(1),胸腺嘧啶(2),尿嘧啶(3),腺苷(4)和L-丙氨酸(5)。所有成分均为首次从该细菌的代谢产物中得到。     

耐辐射异常球菌dlp基因缺失突变株构建及其生物学功能研究

耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans,DR)因其具有对非生物胁迫超强的抵抗能力而备受关注。旨在了解该菌亲水蛋白Dlp在细胞耐受非生物胁迫中的作用,采用融合PCR和基因同源重组技术,获得了dlp基因缺失突变株Δdlp,对野生型DR及突变株Δdlp进行非生物胁迫。结果表明,dlp的缺失导致DR细胞对高盐和氧化胁迫敏感。体外检测氧化胁迫条件下Dlp蛋白对苹果酸脱氢酶(MDH)和乳酸脱氢酶(LDH)活性的保护,结果显示,Dlp蛋白的加入能缓解氧化胁迫条件下MDH、LDH酶活性的损失。由此表明,亲水蛋白Dlp增强了耐辐射异常球菌对非生物胁迫的抗性,并能以类似分子伴侣的形式保护胁迫条件下酶的活性。     

耐辐射奇球菌辐射损伤修复机制的研究进展

耐辐射奇球菌是迄今为止发现的对辐射抗性最强的原核生物,是研究DNA损伤与修复的模式生物.耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans,DR)对于电离辐射、紫外线、干燥、H2O2以及其他一些DNA损伤剂均表现出极强的抵抗能力,对于这种超强抗性的具体机制,学界至今尚未形成定论.对DR DNA损伤修复机制的解释包括切除修复和重组修复.本文就耐辐射奇球菌DNA辐射损伤后修复机制的研究进展作一综述.     

氮离子注入对耐辐射异常球菌SOD活性的影响及其对Mn-SOD的诱导

研究了氮离子注入对耐辐射异常球菌（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ）细胞内超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性的影响及其对ＭｎＳＯＤ的诱导。结果表明,当２０ｋｅＶ氮离子的注入剂量低于８×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２时,Ｄ．Ｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ中ＳＯＤ活性变化不大,当剂量在８×１０１４～６０×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２范围内时,ＳＯＤ的活性随着注入剂量的增大逐渐提高,但大于６０×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２时,则逐渐下降;加入对不同金属辅基的ＳＯＤ同工酶活性抑制剂Ｈ２Ｏ２和氯仿乙醇的研究表明,中高剂量下氮离子注入诱导的是Ｄ．Ｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ中ＭｎＳＯＤ活性的提高,在正常生理条件及小于８×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２的剂量下,Ｄ．Ｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ中ＳＯＤ总活性主要由ＦｅＳＯＤ构成     

辐射过程中耐辐射奇球菌蛋白酶变化的检测与分析

采用明胶和酪蛋白底物酶谱法以及荧光酪蛋白底物对紫外线以及γ射线辐射后恢复期耐辐射奇球菌R1(Deinococcus radiodurans R1,DRR1)的蛋白酶变化进行了检测。结果发现,DRR1存在高活性大分子量组成性表达蛋白酶,与Karlin等［16］提出的DRR1蛋白酶为预测高表达蛋白(PHX)的设想一致。DRR1包含大量分子量大于140kD 的明胶降解酶和分子量大于120kD的酪蛋白降解酶,其中活性最高的174kD明胶酶在经SDS变性处理后仍有较高活性,该蛋白酶在DRR1受紫外线辐射和电离辐射后恢复期的表达模式存在差异,在γ射线电离辐射过程中以及电离辐射后恢复的晚期活性较高。此外,还发现一些蛋白酶特异性由辐射所诱导,表明这些蛋白酶可能参与细胞信号通路中蛋白的顺序降解,也提示DRR1损伤修复过程中细胞内存在一个精确的蛋白酶系统。这些蛋白酶的表达与细胞的营养状态相关。同时对一株由本实验室从北京地区土壤中分离到的杆状耐辐射菌RR533.2的明胶和酪蛋白蛋白酶谱进行了测定,结果发现其蛋白酶谱与DRR1相类似。     

耐辐射球菌DNA双链断裂修复机制研究新进展

耐辐射球菌对于电离辐射等DNA损伤剂具有极强的抗性,能够将同一个基因组中同时产生的高达100个以上的DNA双链断裂在数十小时内高效而精准地进行修复,是研究DNA双链断裂修复机制的重要模式生物。同源重组、非同源末端连接和单链退火途径作为3个主要的修复途径参与了耐辐射球菌基因组DNA双链断裂的修复过程。此外,一系列新发现的重要蛋白质,如Ppr I、Ddr B等对于耐辐射球菌基因组的修复过程同样至关重要。根据本实验室和国内外在这一研究领域近年来的报道,以不同的修复途径为线索,综述该菌DNA双链断裂修复机制的最新研究成果。     

异常球菌007T形态和辐射抗性的研究

观察耐辐射异常球菌Deinococcus属的模式菌株Deinococcus radiodurans R1(AS1.633)和野生型异常球菌007T的生长特性和形态特征;与耐辐射模式菌株AS1.633和辐射敏感菌株Escherichia coli DH5α的进行平行辐射试验,分析007T对紫外线和γ射线辐射的抗性。结果表明,AS1.633和007T的生长特性和形态特征有所不同,AS1.633为橙红色光滑、边缘整齐的菌落,而007T为鲜红色菌落,边缘不整齐,菌落表面干燥、呈褶皱。耐辐射试验表明007T对紫外线辐射存活最高剂量是624Jm-2,存活率为4%;γ射线16kGy照射后,007T存活率为6%,说明007T具有的极强的辐射抗性。     

耐辐射奇球菌超氧化物歧化酶基因的克隆与序列分析

By using a 453 bp length gene fragment of superoxide dismutase(SOD)as a probe,which was firstly amplified from Deinococcus radiodurans genomic DNA by PCR with degenerate oligonucleotide primers corresponding to the conservative regions of known SODs,a putative SOD gene was identified from the database of D.radiodurans whole genome.Its 636 bp length open reading frame and 5′ and 3′ flanking sequence was determined.The conventional E.coli ribosomal and RNA polymerase binding sites were found upstream from SOD encoding region and an inverted repeat sequence downstream of the termination codon.The deduced 211 amino acid sequence of the structural gene showed a high similarity to other manganese and iron containing SODs in normally conserve regions.