奇球菌(Deinococcus radiodurans)吸附U(Ⅵ)的试验研究

为了探讨奇球菌对铀的吸附特性,研究了pH值、吸附时间、菌体浓度、铀起始浓度和预处理奇球菌对铀吸附的影响,并考察了菌体上铀的解吸作用。结果表明,在pH值为4.0时,吸附量最大;30min吸附基本达到平衡;吸附量与菌体浓度负相关,与铀起始浓度正相关,吸附量最大可达126.27 mg/g。经乙醇预处理的菌体,其吸附量有所上升。解吸试验表明,0.5 mol/L Na_2CO_3对铀的解吸率可达93.15%。与Langmuir吸附模型相比,奇球菌对U(Ⅵ)的吸附更符合Freundlich吸附等温式。

耐辐射奇球菌Deinococcus radiodurans中非编码RNA

耐辐射奇球菌(Deinococcus Radiodurans)对电离辐射、紫外线以及强氧化剂等方面具有惊人的抗性。非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)在参与转录调控、RNA的加工与修饰、mRNA的转录、蛋白质的运输与稳定性调节等方面具有非常明显的作用。本文通过概率上下文无关算法(Stochastic ContextFree Grammar,SCFG),对耐辐射奇球菌R1菌株的基因间序列进行相似二级结构预测,结果发现,在耐辐射奇球菌R1基因组的非编码区存在28个非编码RNA家族。其中IRE家族成员最多,其次是Histone3、tRNA和SECIS家族。所发现的DicF与ctRNA_pGA1t、mRNA等家族成员为细菌所特有。与其他生物比较分析结果显示,可以用这些非编码RNA来研究耐辐射奇球菌的生物学功能,并为进一步研究其DNA损伤与修复分子机制提供依据。

辐射对耐辐射球菌(Deinococcus radiodurans)抗氧化酶活性提高的影响

利用低剂量 ( 5 0～ 1 5 0 0Gy)的60 Coγ射线辐照处于稳定早期的耐辐射球菌培养物 ,考察了辐照剂量和辐照后培养时间对菌体中抗氧化酶 ,即超氧化物歧化酶 (SOD)和过氧化氢酶 (CAT)含量的影响。结果表明 ,在一定辐照条件 ( 2 0 0～ 1 0 0 0Gy)下 ,经过 30～ 60min的辐照后培养 ,菌体中SOD和CAT酶活性显著提高 ,其中 1 0 0 0Gy辐照且辐照后培养 30min的SOD酶活性达到1 49 69U mg ,CAT酶活性达 1 85 5 0 1U mg。分别比对照 (未辐照 )提高了 75 5 9%和 60 98%。低水平辐照 ( 0～ 1 0 0 0Gy)对菌体生物量的影响不明显。

功能化磁性载体固定耐辐射奇球菌及其对铀的吸附行为与机理

为了解决耐辐射奇球菌(DR)容易以悬浮态生长,菌体与水的密度差较小,吸附铀后难以分离等问题,首先使用氯化亚砜对羧基化磁性纳米Fe_3O_4粒子进行酰氯功能化,以此作为DR菌固定载体,再与二乙烯三胺化学修饰的DR菌进行固定化,得到一种新型功能化磁性耐辐射奇球菌吸附剂NFGDR,并通过红外光谱仪和扫描电镜分别表征吸附剂NFGDR的结构。考察溶液pH值、吸附时间、铀初始浓度和吸附剂投加量等因素对吸附剂NFGDR吸附铀的影响,对吸附动力学模型和吸附等温模型进行分析。结果表明:吸附剂NFGDR表面具有大量吸附铀的基团,吸附铀后表面形态发生变化;吸附铀的最佳条件是pH值为5、吸附时间为80 min、铀初始浓度为10 mg/L和吸附剂投加量为5 mg。吸附剂NFGDR对铀的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir等温线模型,说明该吸附体系是一个单层吸附过程。同时,使用3种不同的解析剂对吸附剂NFGDR解析再生6次后,其对铀的吸附率均在80%以上,说明其具有良好的再生性能。

类胡萝卜素在耐辐射奇球菌辐射抗性中的作用

为研究耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)中类胡萝卜素的生化合成基因及其在该细菌抗辐射机制中的生物学作用,通过有机溶剂提取及LC-MS技术分析了D.radiodurans所产类胡萝卜素物质的主要组分,运用PCR及基因同源重组技术,对该菌中类胡萝卜素生化合成途径的八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,crtB)及八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,crtI)基因进行了缺失突变,通过表型观察及HPLC定量分析突变株所产类胡萝卜素的组分变化确证突变株构建成功.野生株及crtB与crtI基因缺失突变株对电离辐射和H2O2的敏感性差异比较分析显示,和野生株相比,两种突变株对不同剂量电离辐射和不同浓度H2O2的敏感性更强.crtB及crtI基因功能研究表明,这两个关键性合成基因的缺失,导致突变株不能催化合成类胡萝卜素生化合成途径中的重要中间体——番茄红素及一系列下游产物.通过λ原噬菌体紫外线诱导系统、电子自旋共振(ESR)及DMPO自旋捕集技术,分别在体内和体外评价了其类胡萝卜素的抗氧化能力.结果表明,两种类胡萝卜素对超氧阴离子(O·2)及羟自由基(·OH)均表现出较强的清除作用.上述研究结果为探究D.radiodurans的类胡萝卜素合成基因和生物学功能,及类胡萝卜素在D.radiodurans抗辐射机制中的作用提供了新的直接实验证据.

固定化耐辐射奇球菌对锶柱吸附与减量化研究

该研究采用海藻酸钠(SA)及聚乙烯醇(PVA)-SA 2种固定化载体包埋固定耐辐射奇球菌(Deinococcus Radiodurans)探讨固定化耐辐射奇球菌颗粒及其填充柱对锶的吸附、洗脱效率与减量化效果。结果表明:菌体含量为5%的SA与菌体含量为10%的PVA-SA固定化耐辐射奇球菌颗粒均有较好的机械强度;2种固定化颗粒制备的填充柱对锶离子均具有较高的吸附率,最高可达98%,洗脱率平均在90%以上;FTIR结果表明SA比PVA-SA固定化载体能提供更多的锶离子结合基团,从而具有更高的吸附率;灰化减量化结果表明SA比PVA-SA固定化载体有更大的减重比,可达1 650倍。综合结果表明SA固定化耐辐射奇球菌颗粒填充柱有更好的应用前景。

耐辐射奇球菌对放射性核素铀的吸附行为研究

采用耐辐射奇球菌活体为生物吸附剂,进行了对水溶液中放射性核素铀的批量吸附实验。主要研究了溶液pH、初始铀浓度对吸附放射性核素铀效果的影响,并通过红外光谱(FTIR)和扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS)等手段分析了其吸附机理。结果表明:在pH 5,c0=100mg·L-1时其吸附效果最佳,而最大饱和吸附量qmax为240mgU·g-1。结合扫描电镜与能谱分析结果认为,耐辐射奇球菌表面附着了大量的含铀片状结晶物,并且其吸附过程主要以离子交换或表面络合的方式吸附铀。比较吸附铀前后菌体红外光谱图和红外分峰图发现,耐辐射奇球菌吸附铀后的整体谱形有了一定的变化,特别是蛋白质中酰胺基团、羟基、羧基以及磷酸基团等活性基团可能参与了吸附过程,并且在906cm-1处出现了一个新的峰,此峰为UO2+2的伸缩振动峰。可见,利用具有抗辐射特性的耐辐射奇球菌为生物吸附剂,以期在放射性环境中对放射性核素铀的吸附具有一定的潜在途径。

耐辐射奇球菌同源重组修复机制研究新进展

耐辐射奇球菌是迄今为止人们发现的地球上最抗辐射的生物之一。本文根据本实验室和国内外关于该菌耐辐射的最新研究成果,以各个修复蛋白为线索,详细介绍了耐辐射奇球菌同源重组修复机制上取得的进展。

奇球菌属类胡萝卜素提取物的抗氧化活性研究

从不同种奇球菌属(Deinococci)细菌中分离提取类胡萝卜素,并利用高效液相色谱分析了提取物的组成和性质。通过DPPH自由基和超氧自由基清除试验,比较了不同菌种来源的类胡萝卜素提取物的抗氧化能力,结果发现,D.radiopugnans和D.radiodurans提取物的体外抗氧化能力最强,在浓度为0.6μg/ml时DPPH自由基清除率都达到46%左右;D.radiopugnans提取物的超氧自由基清除活性较强,在浓度为3μg/ml时清除率达到42.99%。同时,采取体外蛋白质氧化抑制试验和脂类氧化抑制能力测定分析比较了不同种类提取物对大分子的保护作用,结果表明D.radiopugnans和D.radiodurans提取物具有较强的生物大分子氧化防护功能。以上研究为从具有极端环境适应能力的奇球菌属筛选抗氧化活性类胡萝卜素,并进一步研究其作用机制提供了基础。

PprI和RecX蛋白对耐辐射奇球菌抗氧化作用的影响

利用基因突变、化学发光法和酶活性分析研究了耐辐射奇球菌中与辐射抗性密切相关的基因pprI(Dr0167)和recX(Dr1310)突变对菌体活性氧清除作用的影响,分析了其对抗氧化酶活性的调控功能。实验结果表明,缺失pprI的突变株对活性氧自由基氧化异常敏感,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性显著降低。与之相反,RecX对菌体活性氧清除作用表现为一种“负”的影响,即缺失recX的突变株对活性氧自由基的清除能力反而增强了,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的酶活性明显增加。表明这两个基因与抗氧化系统的调控有关。为进一步研究该菌的抗氧化机制提供了一些思路。

耐辐射奇球菌抗辐射物质的研究

本研究分析了耐辐射奇球菌(Deinococcusradiodurans)生长过程中产生的色素物质。紫外照射实验结果表明这种物质具有很强的抗紫外辐射能力。紫外扫描、高压液相测定和显色反应表明这种抗辐射物质含有萜类双键,主要吸收峰在310nm处,保留时间为4.632min,其含量占总量的53.04%,初步确定这种色素物质为类胡萝卜素。

耐辐射奇球菌在放射性环境中的生物修复作用

放射性废弃物污染治理是一项全球性课题 ,耐辐射奇球菌具有超强的辐射抗性 ,在放射性环境中 ,目前已经有一系列重金属抗性 还原以及有机物降解基因在耐辐射奇球菌中得到成功表达 ,显示出耐辐射奇球菌在放射性环境中行使生物修复功能的诱人前景 ,针对目前的进展及存在问题作一综述。

耐辐射奇球菌对水中铀(Ⅵ)的吸附试验

为探索治理铀污染的新工艺、新方法,对耐辐射奇球菌吸附铀(Ⅵ)的影响因素进行了研究。结果表明,溶液的pH值、吸附时间和吸附剂投加量对铀去除率影响显著。在含铀(Ⅵ)模拟废水pH=5、吸附时间为180 min、初始浓度为50 mg/L的情况下,投加0.2 g/L的耐辐射奇球菌体吸附剂,铀(Ⅵ)吸附率可达92.30%;随着铀(Ⅵ)初始浓度的提高,铀吸附率微幅下降,吸附量几乎与铀(Ⅵ)浓度成正比。对吸附机理的探讨表明,耐辐射奇球菌对铀(Ⅵ)的吸附行为符合Freundlich等温模型和准二级动力学模型。

耐辐射奇球菌超氧化物歧化酶基因的克隆和表达

目的 构建耐辐射奇球菌 (D.radiodurans)锰超氧化物歧化酶 (Mn- SOD)基因的原核表达重组子 ,并在 E.coli BL 2 1(DE3)中表达。方法 用 PCR方法自 D. radiodurans基因组中扩增 Mn- SOD目的片段。将该基因与原核表达质粒载体 p ET- 30 a(+)连接 ,构建重组质粒 p ET- SOD,并转化表达宿主菌 E.coli BL 2 1(DE3)。用异丙基硫代 -β- D-半乳糖苷 (IPTG)诱导重组 SOD蛋白表达 ,SDS- PAGE分析表达产物。结果 获得了 D . radioduransMn- SOD基因的 p ET原核表达重组质粒 ,该质粒经 IPTG诱导能在 E.coli BL 2 1(DE3)中高效表达目的蛋白 ,蛋白活性可达 5 180 0 U / g湿菌体。结论 成功构建了原核表达重组质粒 p ET- SOD,实现了 SOD在原核细胞中的高效表达 ,表达产物活性较高 ,为重组 D. radiodurans Mn- SOD的进一步研究和应用奠定了基础。

耐辐射奇球菌代谢产物中的化学成分

通过甲醇提取、硅胶柱色谱、重结晶分离纯化,从耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)代谢产物中分离得到五个化合物,根据光谱数据鉴定为:腺嘌呤(1),胸腺嘧啶(2),尿嘧啶(3),腺苷(4)和L-丙氨酸(5)。所有成分均为首次从该细菌的代谢产物中得到。

阳离子对耐辐射奇球菌对放射性铯生物吸收的影响(英文)

耐辐射奇球菌能够耐受高剂量的辐射,促使人们考虑利用此特性进行放射性核素和有毒化学品的生物修复。但是,有关耐辐射奇球菌对放射性铯的生物吸收却未见报道。本文研究了耐辐射奇球菌对放射性铯的生物吸收及其他阳离子对其生物吸收的影响。在平衡状态时,耐辐射奇球菌对放射性铯的最大吸收量为2100kBq/kg(鲜重)。在供试的一价阳离子中,NH4+对其生物吸收的拮抗作用最强,但是只有当NH4+的浓度超过100mmol/L时,这种拮抗作用才比较明显。二价阳离子,如Ca2+和Pb2+也能降低耐辐射奇球菌对放射性铯的吸收。Al3+和Cr3+对耐辐射奇球菌具有较强的细胞毒性,当其浓度超过1mmol/L时,耐辐射奇球菌的生长就完全被抑制。

耐辐射奇球菌抗辐射机制的研究进展

耐辐射奇球菌是迄今为止发现的对辐射抗性最强的原核生物,是研究DNA损伤与修复的模式生物。根据国内外对耐辐射奇球菌研究最新成果,从该细菌的生理生化特征和遗传学特性、诱变所致的损伤与其高效的修复机制,及应用方面的研究进行了综述,探讨了其研究价值和应用前景。

耐辐射奇球菌极性脂类的研究进展

耐辐射奇球菌对辐射、干燥、氧化剂等极端条件具有极强的抵抗能力,其特有的脂类之一是极性磷酸糖脂,磷酸糖脂含有烷基胺取代基团,烷基胺由脂肪酸衍生而来。脂类的组成特征是奇球菌属的分类标准之一。本文概述了耐辐射奇球菌的主要特征,介绍了已发现的特种极性脂类、分类学意义,以及特种脂类与其抗性机制可能关系的研究进展,并对耐辐射奇球菌特种脂类的应用前景进行展望。

辐射过程中耐辐射奇球菌蛋白酶变化的检测与分析

采用明胶和酪蛋白底物酶谱法以及荧光酪蛋白底物对紫外线以及γ 射线辐射后恢复期耐辐射奇球菌R1(DeinococcusradioduransR1,DRR1)的蛋白酶变化进行了检测。结果发现 ,DRR1存在高活性大分子量组成性表达蛋白酶 ,与Karlin等[1 6 ] 提出的DRR1蛋白酶为预测高表达蛋白 (PHX)的设想一致。DRR1包含大量分子量大于 14 0kD的明胶降解酶和分子量大于 12 0kD的酪蛋白降解酶 ,其中活性最高的 174kD明胶酶在经SDS变性处理后仍有较高活性 ,该蛋白酶在DRR1受紫外线辐射和电离辐射后恢复期的表达模式存在差异 ,在γ 射线电离辐射过程中以及电离辐射后恢复的晚期活性较高。此外 ,还发现一些蛋白酶特异性由辐射所诱导 ,表明这些蛋白酶可能参与细胞信号通路中蛋白的顺序降解 ,也提示DRR1损伤修复过程中细胞内存在一个精确的蛋白酶系统。这些蛋白酶的表达与细胞的营养状态相关。同时对一株由本实验室从北京地区土壤中分离到的杆状耐辐射菌RR5 33 2的明胶和酪蛋白蛋白酶谱进行了测定 ,结果发现其蛋白酶谱与DRR1相类似。

耐辐射奇球菌crtI基因缺失突变株的构建及其功能研究

利用PCR方法和体内同源重组技术,对耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)中控制色素合成的关键基因———crtI进行缺失突变,成功获得红色色素缺失突变株M61。对突变株分别进行不同剂量电离辐射(IR)和不同浓度过氧化氢(H2O2)处理,结果表明:与野生型菌株R1相比,突变株M61对电离辐射的抗性降低;对过氧化氢的敏感性明显上升,在高浓度H2O2条件下表现异常敏感。HPLC分析结果显示,crtI基因的完全缺失对色素合成途径产生重要影响,导致番茄红素和其他红色类胡萝卜素的合成被抑制。证明crtI基因是耐辐射奇球菌中控制红色类胡萝卜素合成的一个关键基因。为阐明耐辐射奇球菌中类胡萝卜素参与的抗辐射和抗氧化机制奠定了一定基础,为进一步研究类胡萝卜素在耐辐射奇球菌中的合成途径及功能提供了思路。