耐辐射奇球菌抗性相关蛋白DR1790与类胡萝卜素的防护功能研究

【摘要】耐辐射奇球菌(Deinococcusradiodurans,DR)对电离辐射、紫外线、干燥、强氧化剂和一些化学诱变剂都有极强的抗性,在抗性机制方面的研究表明,其极端的抗性能力与其具备的氧化压力抗性机制保护蛋白以及高效精准的DNA修复机制有关,能合成一种特有的类胡萝卜素—Deinoxanthin,是其具有抗氧化能力的主要原因之一,但仍然有很多基因及其蛋白功能未找到注释,这些基因功能及其作用机理可能与其极端抗性能力有关。本文对耐辐射奇球菌中的DR1790的功能与类胡萝卜素的制备、抗氧化性与体内化学防护功能进行了一定的研究,有助于更加深入理解其极端抗性。1、对耐辐射奇球菌基因组中DR1790进行了生物信息学分析,它位于染色体1上,多序列比对表明其与YELLOW蛋白同源,含有王浆主蛋白MRJP基序。2、构建了DR1790基因的突变菌株R1△dr11790与功能补偿株MutantDr1790com,特性研究表明DR1790基因突变后不影响类胡萝卜素的合成,但相比野生型R1细胞生长速率降低,细胞膜结构受到破坏,对10mmol/L以上的H2O2和4kGy以上的γ辐射敏感,细胞内蛋白质羰基含量显著增加,功能补偿株的上述方面均得到有效恢复,表明DR1790与耐辐射奇球菌的辐射和氧化抗性有关。3、构建荧光eGFP-DR1790融合表达基因发现,DR1790基因编码蛋白定位于细胞膜上。微阵列技术分析与QRT-PCR验证结果表明突变菌株R1△dr1790中一些控制蛋白质数量的分子伴侣和蛋白酶基因被诱导表达,参与蛋白质分泌和运输的编码基因表达受到强烈抑制,同时一些参与抗氧化系统、电子传递和能量代谢的基因也发生了显著变化,但没有发现类胡萝卜素合成代谢酶基因的显著变化。可见,DR1790在耐辐射奇球菌中抗性机制方面起着多重作用。4、利用黄浆水作为培养基,发酵生产耐辐射奇球菌制备特有类胡萝卜素产物,确定了适宜发酵提取条件(pH7.0-7.3,添加1%葡萄糖与0.1%硫酸镁,酸热破壁乙醇提取),实现了豆制品黄浆水与产天然类胡萝卜素原核生物—耐辐射奇球菌的有效结合,实现了废物利用,成本低廉、产品安全性高等特点。研究发现耐辐射奇球菌类胡萝卜素乙醇提取物主要成分Deinoxanthin(56.8%),具有很强的还原能力和体外抑制脂质过氧化能力,10μg/ml浓度时的还原能力是抗坏血酸Vc、p-胡萝卜素的6.4、20.1倍,抑制效果比50μg/ml的Vc好。5、利用公认的肝脏有毒物CCl4,研究耐辐射奇球菌富含Deinoxanthin类胡萝卜素提取物对小鼠体内肝化学损伤防护效果,相比模型组发现预先连续10天灌胃口服类胡萝卜素提取物EDR的处理组血清中AST、ALT、ALP和肝脏中MDA含量相比模型组很大的改善,显著降低(P<0.05);400mg/kgB.W提取物显著增加了肝脏中SOD、CAT和GSH-Px活性(P<0.05)；病理组织学检查发现,处理组的肝组织坏死细胞减少,脂质过氧化发生程度减轻。上述结果表明耐辐射奇球菌类胡萝卜素提取物对CCl4诱导的肝组织化学损伤具有保护效果,这种保护作用是由于其具有很强抗氧化活性的结果。
【作者】程建徽；
【导师】华跃进；
【作者基本信息】浙江大学，生物物理学，2014，博士
【关键词】耐辐射奇球菌；类胡萝卜素；DR1790；抗氧化；CCl4损伤防护；

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