甲烷氧化菌Methylomonas sp.GYJ3中甲烷单加氧酶基因与16S rRNA序列分析

甲烷氧化细菌中的关键酶系甲烷单加氧酶是一个含双核铁的多组份氧化酶,常温、常压下能够催化甲烷转化为甲醇。对甲烷氧化细菌Methylomonas sp.GYJ3中溶解性甲烷单加氧酶基因和16SrDNA进行了测序与分析。利用已知相关基因数据库信息,设计了PCR引物和测序引物,获得了满意的测序结果。全长的溶解性甲烷单加氧酶基因为5690bp,部分16S rDNA的序列长度为1280bp。与已发表的甲烷氧化细菌中甲烷单加氧酶进行了比较,结果表明MMOX组份中氨基酸序列的同一性为78%到99%,基因序列的同一性为71%到97%,6个组份中orfY片段的同一性相对较低。MMOX氨基酸序列的多序列联配表明,MMOX序列具有高度保守性,特别是在双核铁中心区域。16S rDNA进化分析显示Methylomonas sp.GYJ3与γ蛋白细菌是相关联的,基于MMOX氨基酸序列的进化分析证明,与Methylomonas sp.GYJ3最近似的菌株是Ⅰ型甲烷氧化细菌Methylomonas sp.KSWⅢ。综合分析表明,菌株GYJ3属于Ⅰ型甲烷氧化细菌Methylomonas sp.属。这个结果为Ⅰ型甲烷氧化细菌也能表达溶解性甲烷单加氧酶提供了新的证据。羟基化酶的理论等电点是6.28,理论分子量为248874.41Da。     

华北典型旱地小麦土壤amoA基因的PCR-RFLP分析

通过构建氨氧化细菌(AOB )和氨氧化古菌(AOA)的氨氧化酶基因亚基A (amoA )克隆文库,并采用限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP )技术分析了华北地区典型旱地冬小麦土壤中amoA 基因的多样性.采用MspI 和AfaI 两种限制性内切酶对amoA 基因克隆文库中阳性克隆子进行双酶切后,共得到了18 个氨氧化细菌的可操作分类单元(Operational Taxa Units, OTUs )和10 个氨氧化古菌可操作分类单元(Operational Taxa Units, OTUs ),其文库覆盖率分别达到92.9%和88.3%.氨氧化细菌的Shannon-Wiener 指数、丰富度指数、均匀度指数均高于氨氧化古菌.通过对文库中amoA细菌测序分析,所有的序列都属于Nitrosospira cluster 3 .而在氨氧化古菌中存在着一个绝对优势种群,它占到克隆文库的80 %,测序分析的结果表明,氨氧化古菌属于不可培养的泉古菌门.     

厌氧氨氧化细菌Candidatus Kuenenia stuttgartiensis铁的吸收利用研究进展

铁是影响微生物生长代谢的关键元素,它与蛋白质结合,起催化、氧化还原或调节作用.厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌的生长代谢严重依赖铁,尤其是含铁蛋白.ANAMMOX细菌的厌氧生活方式和厌氧氨氧化体的存在使其对铁代谢的模式不同于其他微生物.弄清ANAMMOX细菌的铁吸收代谢模式,可为获得其纯培养物奠定基础,有利于促进其在环...     

厌氧氨氧化污泥中效应菌的分子生物学研究

对具有厌氧氨氧化作用的细菌进行更深入的分析和了解有助于该新型生物脱氮过程在实践中的应用,采用分子生物学方法从已培养的具有厌氧氨氧化活性的污泥中提取细菌总DNA,经纯化、特异引物PCR扩增、克隆、测序等过程,得到厌氧氨氧化菌部分16S rDNA序列(长度为836bp),少部分克隆具有1～2个碱基的突变。此外,进化分析结果显示培养获得的细菌与已发现的Candidatus Brocadia anammoxidans、Anaerobic ammoniumoxidizing Planctomycete、Uncultured anoxic sludge bacterium KU1细菌在进化上关系较近,但比对分析结果表明所研究的细菌与上述细菌的DNA序列相似度不高,这表明自然环境中还存在一种以前未被发现的可进行厌氧氨氧化的细菌。     

细菌中倍半萜生物合成的研究进展

萜类化合物是一大类小分子天然产物,在生物体内扮演重要的角色。植物和真菌中萜类化合物的生物合成已被广泛研究,但是在真核生物中克隆或改造萜类化合物生物合成途径还有较大难度。许多细菌同样可以产生萜类化合物。在过去十多年间细菌萜类合酶的研究进展为我们对萜类化合物生物合成的理解做出了显著的贡献。这里我们主要关注细菌中合成的倍半萜化合物,概述其化学结构、倍半萜合酶对法尼基焦磷酸环化的机制、后修饰酶特别是氧化还原酶所参与的后修饰、代谢调控以及合成途径中尚未解决的问题等。     

动物血红素过氧化物酶参与细菌氧化Mn(Ⅱ)的研究进展

锰氧化物是自然环境中一种重要的高活性矿物,在多种元素的生物地球化学循环中起着重要作用。细菌对锰氧化物的形成具有推动作用。截至目前,研究者已从环境中分离出多株锰氧化细菌,并在氧化机理的研究上取得了一定的进展。目前细菌中已知的锰氧化酶包括多铜氧化酶和动物血红素过氧化物酶。与多铜氧化酶相比,动物血红素过氧化物酶在蛋白结构与氧化方式上都具有自己的特点。本文结合国内外最新研究结果,在氧化菌株、氧化酶和基因、氧化方式及影响因素等方面对动物血红素过氧化物酶参与细菌氧化Mn(Ⅱ)的研究进行了总结,对未来研究方向进行了展望。     

不同种植方式对绿洲农田土壤酶活性与微生物多样性的影响

研究了玉米连作10年、小麦连作8年 棉花连作10年、棉花连作15年和棉花6年 6年小麦/油葵轮作4种种植方式对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶和蛋白酶活性的影响,并分析了土壤细菌、真菌、氨氧化古菌与氨氧化细菌对北疆绿洲农田不同种植方式的响应.结果表明： 不同种植方式对土壤过氧化氢酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶和蛋白酶活性影响明显,但对蔗糖酶无显著影响;对氨氧化古菌多样性指数有显著影响,对土壤细菌、真菌和氨氧化细菌多样性指数无明显影响.土壤真菌和氨氧化细菌群落结构对不同种植方式的响应较细菌和氨氧化古菌敏感.长期棉花连作使绿洲农田土壤酶活性下降,微生物群落多样性降低,而轮作可提高土壤酶活性和微生物群落结构多样性.
     

OxyR介导的细菌氧化胁迫应答调控机制研究进展

OxyR属于LysR型转录因子家族的氧化胁迫调控蛋白,是细菌抵抗氧化胁迫压力的重要调控因子。OxyR能够通过调控过氧化氢酶和过氧化物酶等抗氧化基因的表达清除H₂O₂、参与铁代谢控制胞内过氧化物的产生以及修复生物大分子氧化损伤,从而抵抗氧化胁迫。OxyR的基因表达调控功能依赖于其还原态和氧化态之间的转变,改变调控蛋白对下游基因调控区的亲和能力。氧化态OxyR识别启动子区的结合序列,激活或抑制过氧化氢酶等基因的表达。还原态和氧化态的转换依赖于在氧化状态下分子间二硫键的形成。本文综述了近年来细菌OxyR调控基因表达的最新研究进展,有助于深入理解OxyR在细菌抵抗氧化胁迫的作用方式,为相关致病菌的防治奠定分子基础。     

用于食品工业的红色素基因

Kirin Brewery Co.和海洋生物研究所克隆了2个基因,它们与虾青素(海洋细菌中的红色素)的产生有关。 从日本琉球岛东南的庆良间岛上分离到海洋细菌。克隆的2个基因编码将b-胡萝卜素转化为虾青素的酶。已在大肠杆菌中正确地表达了上述基因。下一步是将其导入面包酵母,以此提供低成本色素生产系统。     

细菌铁蛋白释放铁的动力学研究

棕色固氮菌细菌蛋白在可见光谱区中有定性的特征吸收峰。细菌铁蛋白经过量Ｎａ２Ｓ２Ｏ４还原后,该蛋白的α、β和Ｓ峰的吸光度随着蛋白还原程度增大而递增。细菌铁蛋白的氧化还原状态可分为氧化态、半还原态和深度还原态。细菌铁蛋白铁核中的磷铁组成存在着非均匀性,该蛋白释放铁核表层的铁的反应为一级反应,推测这一过程受蛋白壳中的血红素调控。细菌铁蛋白释放铁核内层的铁的反应为零级反应。     

虾青素基因

虾青素基因日本东京Ｋｉｒｉｎ酿造公司和海洋生物技术研知所的科学家们,已克隆了参与海洋细菌体内的红色色素“虾青素”生成的基因。这些海洋细菌是从日本琉球岛东南部的庆良间诸岛海域分离出来的。这些基因可以编码将卜胡萝卜素转化为虾青素的酶。目前,科学家们已将这...     

腾冲热海眼镜泉菌藻席细菌ARDRA指纹图谱分析

对腾冲热海眼镜泉中粉红色丝状菌藻席进行ARDRA指纹图谱分析,获得其细菌多样性的部分信息。直接提取菌藻席总DNA,以之为模板PCR扩增出细菌的16S rDNA,将其克隆、转化进入大肠杆菌,获得120个克隆子。用限制性内切酶(RsaⅠ、HhaⅠ、HapⅡ)筛选出了29个16S rDNA插入片段酶切带型差异明显的克隆,表明眼镜泉菌藻席细菌组成丰富。聚类分析显示这29个克隆聚为A、B两个大类,表明该菌藻席可能主要由两个遗传多样性丰富的分类群组成。     

造纸废水纸浆沉淀物中未培养微生物纤维素酶基因的克隆和鉴定

提取纯化造纸废水纸浆沉淀物的宏基因组DNA并构建16S rDNA文库,系统发育分析显示该环境中存在大量的未培养细菌且具有种类的多样性。以柯斯质粒为载体构建了1个含10000个克隆的宏基因组文库,文库容量为3.53×108bp。筛选文库得到2个表达内切葡聚糖酶活性的克隆、3个表达外切葡聚糖酶活性的克隆和2个表达β-葡萄糖苷酶活性的克隆。从表达不同活性的克隆中分别挑选活性最强的进行鉴定,得到3个新的纤维素酶基因umcel5L、umcel5M和umbgl3D。umcel5L、umcel5M和umbgl3D分别编码产生内切葡聚糖酶、纤维糊精酶和β-葡萄糖苷酶,其编码产物与已报道的纤维素酶一致性最高的分别为43%、48%和46%。这是第一次采用未培养方法对造纸废水纸浆沉淀物中的细菌多样性进行分析并从中克隆纤维素酶基因的报道。     

质粒拯救法克隆细菌基因组大片段

[目的]细菌基因组大片段尤其是基因簇的克隆与操作,是细菌基因功能分析的一个难点.基因组测序工作的不断完成和序列信息的大量积累,为细菌基因组:DNA的操作提供了方便.本文报道了利用细菌的全基因组信息和质粒拯救法的原理建立的一种克隆细菌基因组大片段的方法.[方法]首先,根据基因组序列信息,在待克隆片段的一侧扩增一段DNA,并将其克隆到自杀载体上构建打靶质粒,然后,将打靶质粒整合到细菌的基因组中构建重组菌,提取重组菌的基因组DNA,酶切,自连,转化,将自杀质粒与待克隆的目的片段一起拯救出来.最后,根据需要将拯救的DNA片段亚克隆到新的载体中.[结果]我们利用该方法克隆了布鲁氏菌中长度为11kb的virB操纵子,并构建了互补质粒.将该质粒导入到virB的突变株中后使virB操纵子的转录活性得到了恢复,表明该策略切实可行.[结论]这种重组克隆策略给我们提供了一种新的对细菌基因组大片段进行操作的方法.     

包埋氧化亚铁硫杆菌的海藻酸钙凝胶扩散特性研究

采用非稳态法测定了FeSO4在未包埋氧化亚铁硫杆菌的凝胶中的有效扩散系数,分析包埋细菌的氧化情况.结果表明,FeSO4在凝胶中的有效扩散系数De随着海藻酸钠浓度的升高而降低,当海藻酸钠浓度为2%时最优;凝胶剂CaCl2的浓度对扩散系数的影响较小.包埋的氧化亚铁硫杆菌在10h达到增殖平衡,而FeSO4在包埋细菌的凝胶内扩散系数明显减少.包埋的氧化亚铁硫杆菌在初始铁浓度为5g/L时,完全氧化所需时间最短但氧化速率变化较快,当初始铁浓度为8g/L和10g/L时,完全氧化所需时间相同.     

假单胞杆菌2-萘酸加氧酶基因的克隆与表达

采用Cosmid pLARF1构建了完整的2-萘酸代谢菌2-NAT菌株的基因文库.通过分析基因文库中产生蓝色色素的克隆验证了2-萘酸代谢基因在大肠杆菌体内得到表达,并导致重组细菌产生靛蓝.从产生靛蓝的克隆抽提重组的Cosmid DNA进行酶解分析,发现所有能产生靛蓝的克隆均含有一大小相同的DNA片段.用重组细菌进行靛蓝生物合成的试验展示了微生物法生产靛蓝的美好前景.     

用重组DNA技术大量生产尼龙66原材料

日本Asahi化学工业有限公司研制了一种rDNA细菌以大量生产己二酸,该酸是尼龙66的原材料,其前体环已醇是氧化节杆菌细菌的天然代谢产物. 反应涉及到四种酶,包括6-羟基己酸脱氢酶(HCADH),但在氧化节杆菌细菌中此HCADH量太低以至于不适于大量生产.Asahi公司通过对编码HCADH的基因修饰解决了此问题,从而使细菌产生了一种经过修饰的HCADH,在322位由异亮氨酸替代缬氨酸.这种经过修饰的HCADH比天然HCADH更有活性,且稳定性亦强两倍.当应用于生物反应器时,此改良细菌能显著提高环己醇向己酸的转化率.尽管该技术是非常成功的,但该公司尚未立即计划从目前Nobeoka工厂己酸生产转向别的方向.     

细菌中H4MPT依赖甲醛氧化途径研究进展

四氢甲基蝶呤(H4MPT)依赖的甲醛氧化途径是甲基营养菌氧化甲醛的途径之一,是能量代谢途径的中心部分,也是细菌中广泛存在的甲醛脱毒途径.甲醛激活酶、NAD(P)依赖-亚甲基-H4MPT脱氢酶、甲川-H4MPT环化水解酶和甲酰转移酶/水解酶复合物是该途径的关键酶.该文综述了细菌中H4MPT依赖甲醛氧化途径的生理作用以及近年该途径中关键酶特性及其基因组织结构的研究进展,并分析存在问题、展望今后研究方向.     

植物β-胡萝卜素羟化酶研究进展

-β胡萝卜素羟化酶是植物类胡萝卜素合成代谢中的关键酶,它催化了植物中β-胡萝卜素经中间产物β-隐黄素合成玉米黄素的过程。β-胡萝卜素羟化酶广泛存在于植物、蓝藻和细菌等生物中,其基因在植物中成对出现,在原核生物中则处于基因簇内。该酶是一种非血红素双铁单加氧酶,分子中有富含组氨酸的模体。多种生物的β-羟化酶基因已被克隆并分别在细菌、蓝藻或植物中表达。玉米黄素能帮助植物抵御胁迫环境,β-隐黄素对癌症等人类疾病有抑制作用。采用基因工程手段改造β-羟化酶基因,将为培养高抗逆性作物和大规模生产β-隐黄素提供新途径。     

高效铁氧化鞘细菌的筛选与鉴定

【目的】铁氧化酶是氧化铁锰鞘细菌类在污水处理中最重要的酶,筛选铁氧化酶高产菌株,研究酶学特性及研究该菌株对水中铁、锰的吸附性能。【方法】利用尿素培养基富集、CGY平板从3份不同水样中分离产铁氧化酶菌株:富集培养铁氧化酶产生菌;摇瓶复筛铁氧化酶产量较高的菌株,通过菌落形态、镜检、生理生化试验和16S rRNA基因序列遗传分析对目的菌株进行鉴定。【结果】分离筛选到一株高产铁氧化酶的菌株S9,被鉴定为鞘细菌球衣菌属浮游球衣菌(Sphaerotilus natans);该菌株对铁锰具有较强的吸附性,当吸附时间为4h时,菌株对水中铁的吸附量为29.02mg/g,吸附率为66.77%;当吸附时间为6h时,菌株对锰的吸附量为34.49mg/g,吸附率为70.68%;该菌株产铁氧化酶的最适温度和p H分别为30℃和7.5,Mg2+、Na+、K+离子对铁氧化酶活性有一定的激活作用,Cu2+对铁氧化酶影响不大,而Mn2+、Zn2+对铁氧化酶具有很强的抑制作用,Pb2+、Ag+对铁氧化酶活性有一定的抑制作用。【结论】浮游球衣菌S9是一株具有较高铁氧化性的菌株,在治理污水和给排水工程中的应用具有潜在的应用价值。