三種四膜蟲(chóng)砷甲基化酶基因鑒定及功能分析.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的發(fā)展,大量污染物被排放到環(huán)境中,給人類(lèi)的生存和發(fā)展造成了現(xiàn)實(shí)和潛在的威脅。其中砷由于具有普遍存在、應(yīng)用廣泛和高危害性等特征,已成為人們普遍關(guān)注的環(huán)境污染問(wèn)題之一。自然界中的砷會(huì)經(jīng)生物代謝而降低毒性,對(duì)砷污染的生物治理具有重要意義。然而,目前對(duì)于砷的生物代謝機(jī)制尚不清楚,生物治理進(jìn)展緩慢,因此開(kāi)展對(duì)耐砷生物的發(fā)現(xiàn)及耐受機(jī)制的研究顯得尤為重要。作者以Tetrahymena shanghaiensis, Tetrahyme

2、na borealis, Tetrahymena corlissi三種四膜蟲(chóng)為對(duì)象研究了無(wú)機(jī)砷(AsⅤ)對(duì)四膜蟲(chóng)的毒性效應(yīng),在對(duì)數(shù)期前期暴露砷后計(jì)算各四膜蟲(chóng)的24h半數(shù)效應(yīng)濃度(EC50),大小為:T.corlissi(110.09mg/L)>T. shanghaiensis(14.09 mg/L)>T. borealis(3.10mg/L)。與其他生物相比較,三種四膜蟲(chóng)對(duì)砷具有較高的耐受性。隨后,分別分析了其全基因組數(shù)據(jù),并從中發(fā)現(xiàn)了

3、與其它生物砷甲基化酶基因高度相似的序列。采用AUGUSTUS軟件預(yù)測(cè)到了三個(gè)基因的編碼區(qū)序列,通過(guò)序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)所預(yù)測(cè)的基因氨基酸序列具有與已知生物砷甲基化酶高度相似的保守基元和半胱氨酸(Cys)位點(diǎn)。進(jìn)一步對(duì)三種四膜蟲(chóng)砷甲基化酶(arsM)基因附近基因進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)三種四膜蟲(chóng)arsM基因附近各存在數(shù)個(gè)與嗜熱四膜蟲(chóng)高度同源的基因,而砷代謝相關(guān)基因曾連鎖存在于許多生物中如真菌、細(xì)菌等,而這一發(fā)現(xiàn)與四膜蟲(chóng)砷代謝調(diào)控機(jī)制的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。

4、
　　隨后,作者分別以三種四膜蟲(chóng)為實(shí)驗(yàn)材料,研究了As(Ⅴ)誘導(dǎo)下砷甲基化酶基因的表達(dá)情況及As(Ⅴ)在四膜蟲(chóng)體內(nèi)形態(tài)的變化情況。采用實(shí)時(shí)定量熒光PCR(RT_qPCR)技術(shù)對(duì)As(Ⅴ)誘導(dǎo)下砷甲基化酶基因表達(dá)情況進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示,三種四膜蟲(chóng)砷甲基化酶基因在砷存在下表達(dá)明顯上升。采用高效液相-等離子體耦合質(zhì)譜儀(HPLC–ICP–MS)對(duì)As(Ⅴ)在四膜蟲(chóng)體內(nèi)形態(tài)變化的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),三種四膜蟲(chóng)體內(nèi)都存在四種不同形態(tài)的砷,分別為

5、:As(Ⅴ), As(Ⅲ), MMA和DMA,而T. shanghaiensi還存在一種未知形態(tài)的砷;對(duì)三種四膜蟲(chóng)體內(nèi)總砷及各形態(tài)砷的含量進(jìn)行分析還發(fā)現(xiàn),四膜蟲(chóng)對(duì)砷具有很高的代謝及收集能力。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明三種四膜蟲(chóng)體內(nèi)均存在砷甲基化現(xiàn)象,結(jié)合砷甲基化酶基因鑒定結(jié)果,作者認(rèn)為三種四膜蟲(chóng)的砷甲基化是在砷甲基化酶催化下完成的。而在此之前,原生動(dòng)物中僅在梨形四膜蟲(chóng)(Tetrahymena pyrifornis)砷甲基化現(xiàn)象及砷甲基化酶存在。本