三種四膜蟲砷甲基化酶基因鑒定及功能分析.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟和工業(yè)的發(fā)展,大量污染物被排放到環(huán)境中,給人類的生存和發(fā)展造成了現(xiàn)實和潛在的威脅。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)境污染問題之一。自然界中的砷會經(jīng)生物代謝而降低毒性,對砷污染的生物治理具有重要意義。然而,目前對于砷的生物代謝機制尚不清楚,生物治理進展緩慢,因此開展對耐砷生物的發(fā)現(xiàn)及耐受機制的研究顯得尤為重要。作者以Tetrahymena shanghaiensis, Tetrahyme

2、na borealis, Tetrahymena corlissi三種四膜蟲為對象研究了無機砷(AsⅤ)對四膜蟲的毒性效應(yīng),在對數(shù)期前期暴露砷后計算各四膜蟲的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,三種四膜蟲對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)測到了三個基因的編碼區(qū)序列,通過序列比對發(fā)現(xiàn)所預(yù)測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。進一步對三種四膜蟲砷甲基化酶(arsM)基因附近基因進行分析,發(fā)現(xiàn)三種四膜蟲arsM基因附近各存在數(shù)個與嗜熱四膜蟲高度同源的基因,而砷代謝相關(guān)基因曾連鎖存在于許多生物中如真菌、細菌等,而這一發(fā)現(xiàn)與四膜蟲砷代謝調(diào)控機制的關(guān)系還有待進一步研究。

4、
　　隨后,作者分別以三種四膜蟲為實驗材料,研究了As(Ⅴ)誘導下砷甲基化酶基因的表達情況及As(Ⅴ)在四膜蟲體內(nèi)形態(tài)的變化情況。采用實時定量熒光PCR(RT_qPCR)技術(shù)對As(Ⅴ)誘導下砷甲基化酶基因表達情況進行了分析,結(jié)果顯示,三種四膜蟲砷甲基化酶基因在砷存在下表達明顯上升。采用高效液相-等離子體耦合質(zhì)譜儀(HPLC–ICP–MS)對As(Ⅴ)在四膜蟲體內(nèi)形態(tài)變化的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),三種四膜蟲體內(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;對三種四膜蟲體內(nèi)總砷及各形態(tài)砷的含量進行分析還發(fā)現(xiàn),四膜蟲對砷具有很高的代謝及收集能力。以上實驗結(jié)果證明三種四膜蟲體內(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,作者認為三種四膜蟲的砷甲基化是在砷甲基化酶催化下完成的。而在此之前,原生動物中僅在梨形四膜蟲(Tetrahymena pyrifornis)砷甲基化現(xiàn)象及砷甲基化酶存在。本