Deinococcus radiodurans磷酸戊糖途徑的缺失突變及其在DNA損傷修復中的功能分析.pdf

1、極端耐輻射微生物和耐輻射微生物DNA損傷修復機制研究對于環(huán)境保護和生物修復、人類健康以及生物技術(shù)創(chuàng)新等有著重大的理論和應(yīng)用意義，是目前全球研究的熱點。本研究以耐輻射異常球菌(Deinococcusradiodurans)CGMCC1.633為材料，開展了磷酸戊糖途徑(PPP)對DNA損傷修復的促進作用的研究。同時為開發(fā)新的耐輻射微生物資源，從新疆戈壁土壤樣品中我們分離鑒定了一株具有較強輻射抗性的微生物—Kocuriasp.I-7。

2、 磷酸戊糖途徑(PPP)是糖、脂肪酸、嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸代謝的樞紐，葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PDH，由zwf基因編碼)是PPP中6-磷酸葡萄糖代謝生成核糖-5-磷酸的第一個關(guān)鍵酶，也是限速酶；轉(zhuǎn)醛酶(TAL)是磷酸戊糖途徑的另一個關(guān)鍵酶，該基因的突變可引起核糖-5-磷酸胞內(nèi)的積累。已有的研究表明:D.radiodurans磷酸戊糖途徑(PPP)的缺失增加了細胞對紫外線、MMC和H2O2的敏感性，認為磷酸戊糖途徑在核苷酸切除修

3、復系統(tǒng)、錯配修復系統(tǒng)缺失背景下參與和促進了細胞DNA切除和錯配修復作用。本研究構(gòu)建了G6PDH編碼基因的缺失突變株(△zwf和PPP中轉(zhuǎn)醛酶基因的缺失突變株(△dr1337)。比較分析細胞的倍增時間，野生型倍增時間為2.51h，發(fā)現(xiàn)葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的缺失導致細胞生長速度減弱(倍增時間2.74h)；轉(zhuǎn)醛酶的缺失提高了細胞核糖-5-磷酸含量，但并不影響細胞的生長(倍增時間2.49h)。突變株的對伽瑪輻射、紫外線、MMC和H2O2的抗性

4、分析顯示△zwf細胞對這些DNA損傷試劑敏感；進一步利用PPP途徑的代謝產(chǎn)物對△zwf進行代謝物補償實驗，研究結(jié)果表明葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯、D-核糖及核苷酸合成前提物質(zhì)(IMP與UMP)能完全或部分恢復△zwf細胞的生長和對DNA損傷試劑的抗性，證實PPP促進DNA損傷修復的作用；而轉(zhuǎn)醛酶(TAL)的阻斷在一定程度上增強了細胞(△dr1337菌株)對DNA損傷試劑抗性。研究結(jié)果表明PPP產(chǎn)生的NADPH還原力和核酸合成的前體——核糖-5-

5、磷酸有助于DNA誘發(fā)損傷后的修復，而轉(zhuǎn)醛酶的缺失導致了核糖-5-磷酸的積累在一定程度上促進了DNA損傷修復。 為獲取新的耐輻射微生物資源，我們從新疆戈壁干燥的環(huán)境中分離到多株具有耐受10kGray劑量伽瑪輻射的微生物菌株，對其中一株編號為I-7的菌株進行了16SrDNA序列測定，并對其16SrDNA基因序列(1435bp)進行系統(tǒng)發(fā)育分析比較，發(fā)現(xiàn)該菌與多種Kocuria屬菌株聚為一類，其16SrDNA序列與Kocuriaro