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睾丸酮丛毛单胞菌S44中转录调控因子CysB对硒酸盐还原的调控

汪元涛  
【摘要】:硒(Se)在自然界广泛存在,是生命体必需的微量元素之一,人体缺硒或过量摄入硒都会引起疾病。微生物在硒循环中发挥着重要作用,参与了硒的氧化和还原各个环节。细菌对硒酸盐[Se(Ⅵ)]还原的研究主要集中在厌氧条件,好氧条件下的分子机理还不清楚。严格好氧细菌睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni S44具备还原硒酸盐成为红色单质纳米硒的能力。利用转座子插入突变技术,得到11株Se(Ⅵ)还原缺失突变株,其中7株的插入位点为编码硫代谢转录调控因子CysB的基因,2株插入位点为编码细胞分裂蛋白FtsH的基因,另外2株插入位点分别为编码MFS家族转运蛋白和核糖体大亚基RNA的基因。CysB通常参与调控半胱氨酸合成代谢,而cysB突变株丧失了 Se(Ⅵ)还原表型,因此,我们假定Se(Ⅵ)通过半胱氨酸合成的某一途径完成还原,这一过程受到CysB的调控。首先,进行了硒硫竞争性实验。硫酸盐和半胱氨酸抑制Se(Ⅵ)的还原,且当Se(Ⅵ)浓度高于硫酸盐浓度时,C.testosteroni S44生长明显受到抑制,证明Se(Ⅵ)的还原可能借助了硫酸盐的还原途径。其次,通过对cysB基因进行双交换敲除和互补实验,确定硫代谢转录调控因子CysB与Se(Ⅵ)还原有关。同时,敲除磺酸盐利用转录调控因子编码基因cbl并不影响Se(Ⅵ)的还原,说明Cbl调控的牛磺酸利用tau操纵子和链烷磺酸盐利用ssu操纵子并没有参与Se(Ⅵ)还原,提示CysB调控的半胱氨酸合成cys操纵子可能才是真正参与Se(Ⅵ)还原的基因簇。分别对cys操纵子中的cysl进行单交换和cysN进行双交换,突变株都丧失Se(Ⅵ)还原表型,证明cysIHDN操纵子直接参与硒酸盐还原。最后,通过细菌单杂交、EMSA、qRT-PCR及lacZ报告基因融合实验,证实cysIHDN操纵子确实受CysB调控,且受Se(Ⅵ)诱导上调表达。综上所述,在C.testosteroniS44中,硒酸盐通过硫酸盐还原途径被还原,这一还原过程受CysB调控。


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