论文摘要
本研究从Halobiforma lacisalsi AJ5菌株中成功克隆到bop基因全长。该基因的获取通过六次PCR:扩增保守序列一次,扩增5’旁侧序列两轮,扩增3’旁侧序列两轮,拼接序列全长验证一轮。这是Halobiforma属中第一次报道bop基因的存在,拓展了bop基因存在的多样性。同时这也是第一次在嗜盐菌科的耐碱菌株中报导bop基因。序列比对和蛋白质疏水性分析显示了AJ5 bop与其他bop基因相一致的功能保守位点。分子进化树揭示了AJ5bop的进化位置,与Haloterrigena sp.arg-4中bop具有85%一致性。在全反式视黄醛存在的条件下,带有AJ5 bop基因的重组大肠杆菌细胞膜变为深紫色,该紫膜的最大吸收峰在540 nm,区别于已报道的嗜盐古菌紫膜最大吸收峰568 nm,以及重组大肠杆菌紫膜最大吸收峰555 nm,说明AJ5 bop表达产物具有作为光敏存储材料的潜力。嗜盐古菌利用bop基因对日光中可见光加以利用的同时,紫外线会对细胞形成一定的损伤。通过研究嗜盐菌科（Halobacteriaceae）中Halobacterium sp.NRC-1和其他成员的基因组双核苷酸和蛋白质组氨基酸组成,以及四核苷酸分布,从多角度整合分析嗜盐菌科的紫外线辐射耐受性。较低的相邻双嘧啶使用帮助嗜盐古菌从基因组组成上降低了光产物形成的可能性。另一方面,在嗜盐古菌蛋白质组中易受活性氧攻击的氨基酸基团使用频率也显著降低,这也可帮助嗜盐古菌降低辐射对蛋白质造成的伤害。利用基因组结构对可能存在的错配修复机制进行检验。结果表明Halobacterium sp.NRC-1以及其他极端嗜盐古菌（Haloarcula marismortui,Haloquadratum walsbyi）通过优化其基因组和蛋白质组结构来降低生境中高UV辐射可能形成的损伤变异。在基因变异中移码突变使其后编码的氨基酸序列产生显著变化。为了对嗜盐古菌中移码突变研究进行铺垫,通过将本地BLASTX与本研究设计的算法结合,对8株大肠杆菌进行比较基因组分析,找到8个精确的移码突变,包括基因的融合/分裂位点等。结合转录组和蛋白质组等功能研究数据,我们对这8个移码突变发生的位点进行深入分析,其中2个属于毒素-抗毒素系统,1个位于预测的限制性内切酶,1个在逆境响应因子,1个与菌体生长相关,其余3个功能未知。E.coli可利用移码突变机制作为失活特定基因或者提供新的基因序列供进化选择。通过这些移码突变事件,我们可以推测其生境中发生的改变以及细菌是如何适应这些改变的,或者说找到更适合自身的生态位。最为重要的是这些事件可以作为进化研究的起点,来着重观测产生的新序列是如何演化的,包括新功能的产生、消失,亦或功能回复性突变。本研究使用的方法可被用于分析目前日益增多的原核生物基因组序列比较分析,包括嗜盐微生物和嗜热微生物等,从而帮助我们理解其是如何适应生境中复杂多变的选择因子。