恶臭假单胞菌冷激蛋白CspA的功能研究开题报告

 2022-04-09 09:04

1. 研究目的与意义

背景

恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida,Pseudomonas putida)是一种常见于水和土壤中的革兰氏阴性菌,它能保护植物免受其他微生物的侵染,其代谢非常复杂,能降解多种有机污染物,具有很好的商业利用价值。恶臭假单胞菌已被指定为一种安全的细菌,可用于克隆生物修复工作的基因,这涉及到系统地利用生物降解水或土壤中的污染物这些细菌具有非常广泛的新陈代谢能力,可以降解一系列有毒化学物质,包括汽油成分。

作为分子运动的重要指标,温度是细菌经常面临的环境胁迫因子之一,温度的改变会直接改变分子结构,进而影响细胞组分的功能性质,细菌应对温度的变化时会产生相应的应激反应。细胞瞬时暴露于低温环境时,会导致胞内出现一系列的生理损伤,为了适应这突如其来的内环境稳态变化,就会产生冷激反应(coldshock response,CSR),这个阶段胞内的绝大部分蛋白被抑制表达,但有一些“特定的蛋白”会在冷激反应中诱导表达,它们是一类小分子酸性蛋白质,具有保守的核酸结合域,在整个冷激反应过程中发挥着重要作用,这类蛋白叫做冷激蛋白(coldshock proteins,Csps),它与细胞适应冷环境及正常生长时的多种细胞功能有关,冷激蛋白的低温诱导也成为判断细胞冷激反应的重要标志。

CspA 是大肠杆菌中受冷诱导的典型冷激蛋白,主要在转录后水平的发挥调控作用。意大利和德国科学家在 2010 年发表于《分子细胞》杂志上的研究称(Giuliodoriet al., 2010),大肠杆菌冷激蛋白的 m RNA 除了具有复制生物遗传信息的能力,还具有感知外界温度变化的特殊功能,他们通过酶学和化学探针的手段解析了 CspA 的 m RNA 在正常温度 37°C 和冷胁迫 10°C 下核酸二级结构,通过突变证明了 m RNA 在冷胁迫时结构会发生重排,并且重排的结构明显不同于通常意义的发夹结构,与正常温度相比,冷胁迫下重新形成的结构也更容易被翻译而不被降解掉。因为CspA 的 m RNA 仅在冷胁迫时从表现的相当稳定,表明在冷胁迫时,CspA 的 m RNA 可以非常有效的复制细菌的 DNA 信息,帮助细菌存活和生长。

冷激蛋白作为一类针对温度降低而诱导产生的蛋白质,可以通过结合 DNA 或 RNA 而发挥极其广泛的调控功能,增强在细胞适应低温环境和耐受冷胁迫的能力。目前已发现的所有 Csps 都是由 70 个左右氨基酸构成的小分子酸性蛋白,而且它们之间具有相当高的序列一致性(44%~80%)。已有的研究表明,不同的 Csp 在转录中、转录后和翻译水平都参与了调控。虽然称作冷激蛋白,但它们不仅在低温下发挥功能,在正常温度下也起着重要作用。目前的研究普遍认为 Csp 的主要功能是作为 RNA 分子伴侣(RNA chaperone),可以与细胞中的信使 RNA (m RNA)结合,有效的打开 m RNA 的稳定二级结构,保证 m RNA 翻译正常进行。

2. 研究内容和预期目标

研究内容

本课题在发现恶臭假单胞菌冷激蛋白cspa在分解有毒物质如多环芳烃等差异表达,探究其在分解有毒物质方面起作用的原理,以及分析冷激蛋白cspa在恶臭加单胞菌冷激蛋白的其他功能。

预期目标

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3. 研究的方法与步骤

研究方法

(1) 通过敲除恶臭假单胞菌的CspA基因,观察其在低温下的生存状况。再通过基因回补,观察其生存状况。判断冷激蛋白CspA是否在低温下促进恶臭假单胞菌存活。

(2) 将其CspA基因与荧光基因构建表达载体,在大肠杆菌中异源表达,置于低温中培养,检测荧光物质与正常温度下的差异。判断冷激蛋白CspA是否过量表达。

(3) 通过增强CspA基因表达,观察恶臭加单胞菌在逆境中分解有毒物质的能力是否有差异。

4. 参考文献

[1]王辉, 丁协刚, 李世文,等. 冷休克蛋白的生物学功能研究进展[J]. 中华临床医师杂志:电子版, 2015, 000(008):1418-1423.

[2]苏丹. 约翰氏不动杆菌DBP-3低温生长特性及冷休克蛋白表达研究[D]. 2016.

[3]滕超. 耐辐射异常球菌冷激反应及冷激蛋白Csp介导的冷胁迫调控机制[D]. 2016.

[4]张玮玮. 基于生物信息学的冷休克结构域蛋白家族进化研究[D]. 辽宁师范大学, 2007.

[5] 李秋莹, 张东栋, 王司雯,等.食源性细菌低温适应的分子机制研究进展[J]. 食品与发酵工业, 2019,045(005):246-252.

[6] 池振明, 王致鹏, 徐红梅. 嗜冷酵母菌在低温下生长和适应及可能的机理[J]. 中国海洋大学学报:自然科学版, 2015, 45(5):54-58.

[7] 郑晓吉, 史学伟, 董娟,等. 冰冻圈嗜冷酵母菌多样性、嗜冷机制及其应用[J]. 中国酿造, 2015, 34(3):5-10.

[8] 蒲玲玲. 青藏高原冰川与冻土微生物多样性的研究[D]. 兰州大学, 2006.

[9] Bae W, Jones PG, Inouye M. CspA, the majorcold shock protein of Escherichia coli, negatively regulates its own geneexpression. J Bacteriol. 1997;179(22):7081-7088.

[10] Bae W, Xia B, Inouye M,Severinov K. Escherichia coli CspA-family RNA chaperones are transcriptionantiterminators. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000;97(14):7784-7789.

[11] Schindelin H, Jiang W, InouyeM, Heinemann U. Crystal structure of CspA, the major cold shock protein ofEscherichia coli. Proc Natl Acad Sci U S A. 1994;91(11):5119‐5123.

[12] Pierce A, Gillette D, JonesPG. Escherichia coli cold shock protein CsdA effects an increase in septationand the resultant formation of coccobacilli at low temperature. ArchMicrobiol. 2011;193(5):373‐384.

5. 计划与进度安排

(1)2022-2022-1学期17-20周---2022-2022-2学期第2周:接受任务书。查阅资料,准备开题报告,外文论文翻译。

(2) 第3周---第4周:综合相关文献资料,撰写开题报告,完成实验前准备工作,搜索与实验相关的论文与材料。

(3) 第5周---第6周:熟悉仪器的操作,并进行初步实验。

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