格瑞菲斯瓦尔德磁螺菌MSR-1中一个与磁小体合成相关的基因片段研究

摘要

趋磁细菌是一类广泛存在于自然界的能沿地磁场磁力线运动的微生物，其运动的原因是体内含有膜包被的磁小体(Magnetosome)，其颗粒微细，大小均匀，且来自活体细胞，不会产生细胞毒性，因而可广泛应用于磁性材料的开发、生物工程技术、临床医药的研制和废水处理等领域，因此得到越来越多人的关注。 本实验室李峰博士在格瑞菲斯瓦尔德磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1)中克隆到了一个3073 bp的DNA片段。该片段的插入突变可以使MSR-1丧失合成磁小体的能力。通过序列分析发现该片段包括三个ORF，为研究方便，本文将这三个基因分别命名为A基因、B基因和C基因，它们编码的蛋白功能分别为预测Co/Zn/Cd转运蛋白、甲基受体趋化蛋白和推测蛋白。 本实验的目的是确定3073bp片段上三个ORF的功能，寻找与磁小体合成相关的基因。首先通过生物信息学的方法对此基因片段进行了进一步分析，然后分别构建三个基因插入突变的突变株NM21-L、NM21-Y、NM21-M，以及它们的互补菌株NM21-LL、NM21-YY、NM21-MM。 研究发现，B基因突变后，MSR-1不能合成磁颗粒； A基因和C基因分别突变后，菌体内的磁小体含量也明显减少。三个基因的互补菌株均可以合成磁小体，但合成量未恢复到野生型的水平。因而，我们推测B基因与磁小体的合成相关。 有趣的是，上述3073bp克隆片段中的前1228个碱基与MSR-1磁小体岛中部91803 bp-93030 bp处的序列完全相同，但在已公布的MSR-1基因组序列中，没有找到3073bp片段中1229-3073 bp的序列。由于磁小体岛91803 bp-93030 bp序列的上下游存在着多个转座酶和IS序列，上述区别是否为转座的结果，尚有待进一步研究。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词

声明

第一章趋磁细菌的背景和综述

1.1 趋磁细菌的发现和研究历史

1.2 趋磁细菌的特征

1.3 磁小体的研究进展

1.4 趋磁细菌的研究意义与应用前景

1.5 实验室相关的工作背景

1.6 本论文的研究路线和预期目标

第二章材料与方法

2.1 菌株和质粒

2.2 培养基、缓冲液和试剂

2.3 实验仪器

2.4 DNA操作方法

2.5 蛋白质操作方法

2.6 样品观察制片方法

第三章MSR-1中3073bp片段的生物信息学分析

3.1 引言

3.2 3073bp片段的全序列与MSR-1磁小体岛的核酸比对

3.3 3073bp片段与MS-1和AMB-1的基因组比对

3.4 三个蛋白的二级结构分析

3.5 3073bp片段中a序列在基因组中拷贝数的验证

3.6 分析与讨论

第四章3073bp片段中A基因功能的分析

4.1 构建A基因突变株(NM21-L)

4.2 突变株NM21-L的互补和A蛋白的定位

4.3 A基因在体外过量表达

4.4实验结果

4.5讨论与总结

第五章3073bp片段中B基因功能的分析

5.1 引言

5.2 构建B基因突变株(NM21-Y)

5.3 突变株NM21-Y的互补

5.4 实验结果与分析

5.5 讨论

第六章3073bp片段中C基因功能的分析

6.1 C基因突变株(NM21-M)的构建

6.2突变株NM21-M的互补

6.3实验结果与分析

6.4讨论

第七章趋磁细菌中总铁含量测定方法的研究

7.1 实验原理

7.2 所用仪器和试剂

7.3 测定过程

7.4 测定结果

7.5 总结

参考文献

附录

致谢

个人简历