芳香烴生物降解途徑蛋白質組學研究.pdf

1、芳香烴是一種重要的有機物，在環(huán)境中分布廣泛，對人類健康和生態(tài)環(huán)境具有很大危害性。由于芳香烴獨特物理化學結構，采用微生物一生物技術途徑治理、清除或降解轉化芳香烴類化合物污染是一種有效的方法。在后基因組時代，生物學研究重心從揭示生命的所有遺傳信息轉移到在整體水平上對生物功能的研究，其中，以蛋白質的功能和相互作用為主要目標的蛋白質組學研究成為最近的一個熱點。由于芳香烴是一種環(huán)境異生物質，微生物更多的是可能通過形成誘導酶系具備了新的代謝功能，同

2、時，降解菌在實際環(huán)境中還面臨多種污染因子的脅迫，通過對壓力脅迫下降解菌蛋白質組學分析，能夠識別壓力應答的蛋白以及參與環(huán)境污染物代謝的酶，有助于我們深入了解生物降解的過程，也為探討微生物的進化趨勢和潛在的進化機制提供了證據(jù)。 本項研究以環(huán)境中典型的芳烴污染物為研究對象，篩選分離獲得了具芳香烴降解能力的菌株；采用蛋白質組學的方法，分析了降解菌在不同壓力脅迫下降解途徑中的蛋白表達差異，在納米水平，觀察分析了降解菌在污染物脅迫下細胞膜表

3、面結構的變化，并采用反向PCR等分子生物學方法，克隆與分析了降解途徑中的誘導酶。本研究所獲主要結論如下： (1)從東北老工業(yè)基地長期受石油與重金屬污染的土壤中，分離獲得了一株以菲為唯一碳源的高效降解菌株ZX16，通過形態(tài)、生理生化、分子生物學鑒定為溶芳烴鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas aromaticivorans)。菌株降解菲的特性研究結果表明，ZX16可耐受2500mg/L的菲，對1500mg/L的菲在72h內降解率

4、為98.2％。不同的重金屬離子對菌株的降解效能影響大小依次為cu<'2+>>Cd<'2+>>Zn<'2+>>Pb<'2+>。菌株在中性條件下生長良好，原子力顯微鏡觀察結果表明，菌株在復合污染物脅迫下細菌體積、形態(tài)有顯著變化，細胞表面結構也從粗糙趨向光滑。 (2)采用二維蛋白電泳分析了產(chǎn)堿假單胞菌SNZ28在龍膽酸誘導條件下的蛋白質表達差異。電泳結果顯示了兩者存在有15個蛋白點的差異。通過MALDI-TOF和Q-TOF分析，其中的

5、12個蛋白質點與數(shù)據(jù)庫中已知多肽片段有同源性。其中，P4點與青枯菌(RalstonIa sp．)龍膽酸1，2加雙氧酶同源。該結果在蛋白質組學上證實了誘導型GDO酶的存在。 采用二維蛋白電泳分析了高效菲降解菌ZX16在菲、菲與鎘復合誘導下，蛋白質表達差異，共獲得了21個新表達的蛋白質點，20個增量表達的蛋白質點，差異蛋白質點MALDI-TOF/TOF的分析表明，降解菌表達有轉錄調控蛋白、熱休克蛋白、可溶性蛋白等多種與降解有關的蛋白