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水生所关于腐败希瓦氏菌无氧呼吸研究取得新进展
作者: 魏贺红 | 2016-03-29 | 浏览量:

  与大肠杆菌同属于γ-变形菌亚纲的希瓦氏菌属(Shewanella)细菌拥有数十种c-型细胞色素,不仅可进行有氧呼吸,还能利用三价铁、四价锰、六价铀、硝酸盐、氧化三甲胺(还原后产生的三甲胺导致水产品发臭)、二甲基亚砜等多种物质作为电子受体进行无氧呼吸,在放射性铀污染和印染废水治理、微生物燃料电池和水产养殖中有潜在的应用价值。 

  腐败希瓦氏菌(S. putrefaciensW3-18-1株和大多数希瓦氏菌基因组中编码有两个硝酸根还原系统:依赖于NapCNapα和依赖于CymANapβ硝酸还原酶。中国科学院水生生物研究所邱东茹研究员学科组通过研究证明,微氧情况下napα基因簇的表达要先于napβ,这种冗余的呼吸系统使得W3-18-1可以更好地适应氧气含量较高的环境(Qiu et al., 2013, Applied and Environmental Microbiology, 79: 5250-5257)。含有4个血红素的NapCCymA是高度同源的c-型细胞色素,且都附着于细胞质膜,负责将电子从醌库传递至其他细胞色素或末端还原酶。实验证明两者在硝酸根还原中的功能并不等同,NapC只能将电子传递至Napα,而CymA可以将电子传递至NapαNapβ和亚硝酸还原酶NrfA(含有5个血红素的细胞色素)。通过进一步的分子遗传学分析,发现第166位的天冬氨酸(Asp-166)残基影响CymA的成熟,第91位的赖氨酸(Lys-91)残基影响CymA从醌库获取电子,而第97位的天冬氨酸(Asp-97)残基可能是与CymA特异性相关的关键位点,影响CymANapBNrfA的相互作用。 

  该研究由博士生魏贺红等在邱东茹研究员指导下完成,相关论文“Functional  roles of CymA and NapC in reduction of nitrate and nitrite by Shewanella putrefaciens W3-18-1”已在线发表于英国普通微生物学会出版的Microbiology 期刊上。合作者包括美国俄克拉荷马大学的周集中教授、美国西北太平洋国家实验室及其他机构的科学家。该研究受到中科院“百人计划”科研费和本所领域创新项目的资助。 

  文章链接:http://mic.microbiologyresearch.org/content/journal/micro/10.1099/mic.0.000285 

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