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好氧反硝化菌Pseudomonas stutzeri T13的脱氮途径研究

好氧反硝化菌Pseudomonas stutzeri T13的脱氮途径研究

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第二十次全国环境微生物学学术研讨会

作者：冯亮李昂杨基先马放皮姗姗哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

好氧反硝化现象自1983年由Robertson和Kuenen提出后,凭借其诸多优点,已引起世界范围内众多学者的研究.本课题组成功筛选出一株好氧反硝化菌Pseudomonas stutzeri T13,结合全基因组测序结果及脱氮效能分析,确定其为一株好氧反硝化菌.但... 详细信息

好氧反硝化现象自1983年由Robertson和Kuenen提出后,凭借其诸多优点,已引起世界范围内众多学者的研究.本课题组成功筛选出一株好氧反硝化菌Pseudomonas stutzeri T13,结合全基因组测序结果及脱氮效能分析,确定其为一株好氧反硝化菌.但对该菌株的脱氮途径尚不清楚.本文将好氧反硝化菌*** 13接种于不同初始浓度的,以氨氮、硝氮和亚硝氮为唯一氮源的培养基中,在30℃、160r/min的条件下连续培养.结果表明,好氧反硝化菌T13能以氨氮、硝氮和亚硝氮为唯一氮源生长.固定初始COD为2000 mg/L时,随着初始氨氮浓度的增加,菌株T13的OD660先增加后不变.氮平衡分析结果表明,以氨氮为唯一氮源时,T13对氨氮的利用为同化合成过程,即所消耗的氨氮全部用于合成自身细胞物质.当以硝氮为唯一氮源时,固定初始COD为2000 mg/L,随着硝酸盐浓度由50 mg/L梯度上升至300 mg/L的过程中,亚硝氮积累量由0mg/L增加到183.2 mg/L,TN去除率由100％下降至39.6％.氮平衡分析表明,当以硝酸盐为唯一氮源且氮源限制的条件下(初始硝氮浓度为50 mg/L),T13优先利用硝氮进行同化合成作用.在氮源过量(初始硝氮浓度为100-300 mg/L)时,好氧反硝化菌T13能同时进行同化合成作用和好氧反硝化作用.

关键词：好氧反硝化脱氮途径亚硝氮积累脱氮效能氮平衡

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大豆根瘤内生菌全细胞可溶性蛋白SDS-PAGE电泳图谱分析

大豆根瘤内生菌全细胞可溶性蛋白SDS-PAGE电泳图谱分析

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第二十次全国环境微生物学学术研讨会

作者：赵龙飞徐亚军郑爱珍河南省高校植物与微生物互作重点实验室/商丘师范学院生物与食品学院河南商丘476000

以大豆根瘤内生细菌为试验材料,分别采用单次点样、重复点样、不同上样量对其进行全细胞可溶性蛋白SDS-PAGE(十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶)电泳分析,根据标准蛋白各条带的相对迁移率估算待测蛋白亚基的分子量范围,结合16S rDNA测序结... 详细信息

以大豆根瘤内生细菌为试验材料,分别采用单次点样、重复点样、不同上样量对其进行全细胞可溶性蛋白SDS-PAGE(十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶)电泳分析,根据标准蛋白各条带的相对迁移率估算待测蛋白亚基的分子量范围,结合16S rDNA测序结果来区分大豆根瘤内生菌是否为同种或不同菌株,以便于后续研究.结果表明：(1)单次点样时,不同菌株之间蛋白条带有差异,说明彼此间亲缘关系不同.经16S rDNA测序分析,菌株44最相似属种为Bacillus horikoshii、菌株52最相似属种为Sinorhizobium fredii、菌株70最相似属种为Ochrobactrum intermedium、菌株72最相似属种为Bacillus tequilensis /subtilis、菌株161最相似属种为Acinetobacter calcoaceticus、菌株166最相似属种为Pseudomonas geniculate、菌株1 70最相似属种为Stenotrophomonas sp.、菌株254最相似属种为Enterobacter ludwigii.(2)重复点样时,菌株7与53的蛋白图谱相同.经16S rDNA测序分析,两者最相似属种均为Bacillus subtilis,且最相似菌株均为HRA69,说明两者属于同一种内生菌.菌株123与125蛋白图谱相近,经16S rDNA测序、比对,两者最相似属种均为Bacillus cereus.(3)电泳结果显示,对同一菌株不同上样量不影响蛋白图谱,16S rDNA测序结果表明同一菌株最相似属种始终不变,即不影响亲缘关系.由此可知,对筛选菌株进行全细胞可溶性蛋白SDS-PAGE电泳分析是研究大豆根瘤内生菌系统发育关系的有效辅助手段.

关键词：大豆根瘤内生菌 SDS-PAGE 相对分子质量相对迁移率非生物因素 16S rDNA

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毕赤酵母中表达腐皮镰孢中聚丁二酸丁二酯解聚酶的研究

毕赤酵母中表达腐皮镰孢中聚丁二酸丁二酯解聚酶的研究

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第二十次全国环境微生物学学术研讨会

作者：岳宪臣史可马庆峰苏婷婷王战勇辽宁石油化工大学化学化工与环境学部辽宁抚顺113001

脂肪族聚酯是目前被认为最具发展前景的可替代传统塑料的生物降解型塑料高分子材料,可在环境中的微生物作用下降解为易被环境接纳的碎片并最终转化为无害物质回归自然.聚丁二酸丁二醇酯[Poly(butylene succinate),PBS]就是其典型代表.目... 详细信息

脂肪族聚酯是目前被认为最具发展前景的可替代传统塑料的生物降解型塑料高分子材料,可在环境中的微生物作用下降解为易被环境接纳的碎片并最终转化为无害物质回归自然.聚丁二酸丁二醇酯[Poly(butylene succinate),PBS]就是其典型代表.目前,有关PBS的相关研究主要集中于PBS的合成及改性,值得关注的是PBS在改性或制成产品后,在自然界中往往降解缓慢且存在特殊性.本研究通过构建重组毕赤酵母表达体系实现了腐皮镰孢(Fusarium solani)中PBS解聚酶(FSC)的高效表达.根据毕赤酵母偏好密码子优化FSC的基因密码子,并导入毕赤酵母X33中实现其重组表达.进一步通过单因素实验优化高效产酶菌株的产酶条件.结果表明优化后的FSC基因序列中的157个碱基发生改变,G+C含量由59.6％降低到48.3％,序列同源性为77.34％;构建的重组表达载体pPICZα-FSC转入毕赤酵母X33,结合抗性平板初筛、SDS-PAGE和Western bolt验证以及摇瓶发酵酶活力测定获得了一株具有较高产酶能力的重组菌株L1;进一步确定其摇瓶发酵培养条件为:培养基起始pH6.0,摇床转速220r/min,甲醇补加量1％,接种量8％,培养时间72h,培养温度30℃,此优化条件下菌株发酵液酶活力可达110U/mL.聚丁二酸丁二酯解聚酶在毕赤酵母中的高效表达,有助于实现以PBS为代表的生物可降解塑料的生物降解,并为利用PBS降解酶进行PBS废弃物后续处理及利用奠定研究基础.

关键词：腐皮镰孢聚丁二酸丁二醇酯解聚酶基因序列毕赤酵母塑料废弃物生物降解

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微生物电极呼吸在污染沉积物修复中的应用研究

微生物电极呼吸在污染沉积物修复中的应用研究

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第二十次全国环境微生物学学术研讨会

作者：杨永刚夏春雨严磊许玫英省部共建华南应用微生物国家重点实验室广东省微生物研究所510007广州

微生物燃料电池(MFC)是一种较新的环保能源技术,在最近的十几年里发展迅速.该技术潜在的应用领域包括水处理、生物修复、生物电能、生物电合成和生物传感器等,扩大化和规模化实现应用是该技术目前面临的最大挑战.污染水体处理和修复被... 详细信息

微生物燃料电池(MFC)是一种较新的环保能源技术,在最近的十几年里发展迅速.该技术潜在的应用领域包括水处理、生物修复、生物电能、生物电合成和生物传感器等,扩大化和规模化实现应用是该技术目前面临的最大挑战.污染水体处理和修复被认为可能是MFC最先实现应用的领域.

关键词：水体污染生物修复微生物燃料电池基因芯片

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假单胞菌(Pseudomonas alcaliphila)和生物炭对土壤镉形态及其微生物群落的影响

假单胞菌(Pseudomonas alcaliphila)和生物炭对土壤镉形态及其微...

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第二十次全国环境微生物学学术研讨会

作者：李玲娟陶勇中国科学院成都生物研究所 610041

镉是主要的重金属之一,具有强大的化学活性,对人体健康、植物生长以及微生物生态系统具有重大影响.目前,我国受到镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染的耕地面积近2000万hm2,约占总耕地面积的1/5,其中镉污染耕地达1133万hm2.镉的生物有效性... 详细信息

镉是主要的重金属之一,具有强大的化学活性,对人体健康、植物生长以及微生物生态系统具有重大影响.目前,我国受到镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染的耕地面积近2000万hm2,约占总耕地面积的1/5,其中镉污染耕地达1133万hm2.镉的生物有效性及毒害性等取决于它们在土壤中的化学形态.欧盟BCR连续提取法将镉形态分为弱酸提取态、可还原态、可氧化态以及残渣态,其毒性和迁移能力依次降低.近年来,生物修复由于其费用低、效果好,对环境友好等特点逐渐成为研究热点.本文针对稻田土壤镉污染的问题,模拟淹水环境下,添加假单胞菌(Pseudomonas alcaliphila)和生物炭,分析不同处理和不同时间镉形态及其微生物群落的动态变化.结果表明,添加假单胞菌促进了镉形态的转移,显著降低了镉的弱酸提取态含量,其中假单胞菌的数量与镉形态变化显著相关;添加生物炭也对镉形态变化具有影响,但是变化不明显.统计分析显示微生物群落在不同处理和不同时间都具有显著差异,微生物群落的变异与镉形态的变化具有高度的相关性,从而体现微生物群落在镉形态变化中的重要作用.群落Alpha多样性与镉形态变化也具有显著相关性.其中,变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门是微生物群落中的主要菌群.在属水平上,Pseudomonas、Bacteroidetes、Ferruginibacter、Flavisolibacter等菌群与镉形态变化显著相关.网络(Network)分析表明添加的假单胞菌在微生物群落互作中起到重要调节作用,这很可能进一步影响到土壤中镉形态变化.研究结论显示,添加假单胞菌能有效促进镉形态的转变,降低镉在土壤中的毒性,此过程作用机制主要通过假单胞菌对镉形态的直接转化作用及其与其他菌群互作从而进一步促进镉的形态转变,降低其毒性.添加生物炭对镉形态转化作用效果不明显,这可能与此状态下的微生物群落互作有关.另外BacteroideteS、Ferruginibacter、Flavisolibacter与假单胞菌的互作对土壤镉形态的转化作用也值得进一步研究.

关键词：镉形态微生物群落假单胞菌生物炭

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牛粪堆肥对土霉素消减以及四环素类抗性基因的影响

牛粪堆肥对土霉素消减以及四环素类抗性基因的影响

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第二十次全国环境微生物学学术研讨会

作者：曹文悦王伟东黑龙江省环境微生物与农业废弃物资源化利用重点实验室黑龙江八一农垦大学生命学院

抗生素可提高饲料利用率、预防或治疗疾病,而在畜禽养殖业中广泛应用.抗生素的大量使用导致耐药菌的产生,这些耐药菌随畜禽粪便排出到环境当中,而菌体内所含有的抗生素类抗性基因在环境中传播且具有较强的持久性,会严重污染生态环境.本... 详细信息

抗生素可提高饲料利用率、预防或治疗疾病,而在畜禽养殖业中广泛应用.抗生素的大量使用导致耐药菌的产生,这些耐药菌随畜禽粪便排出到环境当中,而菌体内所含有的抗生素类抗性基因在环境中传播且具有较强的持久性,会严重污染生态环境.本研究采用牛粪混合堆肥方式,根据是否添加抗生素设计处理组(TG)以及空白组(CK),通过理化参数测定,结合分子克隆技术研究四环素类抗性菌的多样性变化,明确抗性基因在堆肥过程中的变化,为减少抗生素的残留和传播提供理论依据.经过63d堆制发现,土霉素的含量由初始的60 mg·kg-1下降到到2 mg·kg-1,其降解率为99.67％.利用分子克隆技术研究四环素类抗性菌的多样性变化中发现,在不同堆肥时期两处理间抗性菌均存在差异,在堆肥初期两处理均检测到Salmonellaenterica和Uncultured bacterium,随堆肥进行,高温期时CK检测到Salmonella enterica、Enterococcusfaecalis,而TG处理检测到为Uncultured bacterium和UnculturedGeobactersp,14d后CK处理组仅能检测到一种抗性菌,而TG均能检测到两种.整个堆肥过程中TG比CK多检测出3种抗性菌,即：Uncultured bacterium、Uncultured Geobactersp和Lactococcusgarvieae,整个过程TG四环素类抗性菌的多样性增加,但是到堆肥结束时仅检测到Uncultured Geobacter sp.截止至堆肥63d,两组处理均只能检测出一种抗性菌.利用冗余分析探究两组处理中四环素类抗性菌的菌群结构与环境因子的相关性,结果未发现对四环素类抗性菌的菌群结构变化具有显著性影响的环境因子.通过实验证明,堆肥可以有效降解土霉素,但在较短时间内不能完全降解,同时堆肥可以有效降低抗性菌多样性,降低抗性菌造成的污染.

关键词：抗生素抗性基因堆肥土霉素微生物多样性

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yiaW基因缺失对Ca2+诱导***5α感受态细胞形成的影响

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第二十次全国环境微生物学学术研讨会

作者：王永刚杨光瑞陈凯冷非凡王鸣刚兰州理工大学生命科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学石油化工学院环境工程系兰州730050 兰州理工大学生命科学与工程学院兰州730050

本研究以*** DH5α为研究对象,基于Ca2+诱导下*** DHSα形成感受态细胞时转录组和蛋白组的分析结果,采用生物信息学在线分析软件对膜蛋白yiaW的理化性质、保守结构域、跨膜区、信号肽、磷酸化位点、糖基化位点及相互作用蛋白拓扑网络进... 详细信息

本研究以*** DH5α为研究对象,基于Ca2+诱导下*** DHSα形成感受态细胞时转录组和蛋白组的分析结果,采用生物信息学在线分析软件对膜蛋白yiaW的理化性质、保守结构域、跨膜区、信号肽、磷酸化位点、糖基化位点及相互作用蛋白拓扑网络进行了预测分析.利用Red同源重组技术构建yiaW基因缺陷型菌株,研究在yiaW基因缺失对Ca2+诱导*** DH5α感受态形成的影响.结果表明yiaW为疏水性蛋白,分子中存在2个跨膜区,不存在信号肽序列,也没有磷酸化位点,yiaW有2个糖基化位点.α-螺旋占57.94％.对其相互作用蛋白的拓扑网络预测发现,yiaW与yiaV蛋白为膜融合蛋白(外排泵组件、信号锚,与物质外排有关),和ycdZ(DUF1097家族内膜蛋白)、nrfA(亚硝酸还原酶)、nrfD(甲酸依赖亚硝酸盐还原酶)蛋白相互作用关系最为密切.突变菌株***5α∷ΔyiaW生长状态与野生型相比差异性不显著(p＞0.05),Ca2+处理下突变菌株质粒pET-32a的转化效率为1.37×106CFU/μg,野生型转化效率为1.08×107CFU/μg,差异极显著(p＜0.01).综合以上研究结果,基因yiaW在Ca2+诱导*** DH5α感受态细胞形成过程中起到了十分重要的作用,其可能是细胞膜上的Ca2+受体之一.

关键词：微生物感受态细胞转录组学蛋白组学 yiaW基因

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Ca2+诱导*** DH5α形成感受态细胞的转录组学和蛋白组学的研究

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第二十次全国环境微生物学学术研讨会

作者：王永刚杨光瑞王玲冷非凡王鸣刚兰州理工大学生命科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学石油化工学院环境工程系兰州730050 兰州理工大学生命科学与工程学院兰州730050

CaCl2法制备感受态细胞虽然已经成为一种成熟而经典的方法,但Ca2+是如何诱导细胞形成感受态并维持细胞的这种状态,目前尚不清楚.是否在细胞膜及细胞内存在Ca2+受体及其响应机制亦未可知.为此,本研究以*** DH5α为研究对象,采用转录组学... 详细信息

CaCl2法制备感受态细胞虽然已经成为一种成熟而经典的方法,但Ca2+是如何诱导细胞形成感受态并维持细胞的这种状态,目前尚不清楚.是否在细胞膜及细胞内存在Ca2+受体及其响应机制亦未可知.为此,本研究以*** DH5α为研究对象,采用转录组学和蛋白组学对100mM CaCl2诱导*** DH5α形成感受态细胞时转录组水平和蛋白组水平的变化进行关联性分析,找出在感受态形成过程中响应Ca2+的关键基因和蛋白.结果表明,在转录组水平,差异性表达基因共有333个,其中317个基因上调,16个基因下调.基因表达差异倍数大于4的基因共有15个且均为上调基因,其中srA,ygeI,psuK基因表达量分别是对照组的13.688倍,13.344倍和12.327倍.其余的12个基因表达倍数在4.07～6.58倍之间.差异性表达倍数大于2的基因共有101个.在所有差异性表达基因中,与细胞膜相关的基因共有41个,其中与细胞内膜相关的基因有25个如qiJ,yjiZ,yaiY,pspD等;与细胞外膜相关的基因共有8个,如yfaZ,ompL,yfeN等;与膜结构相关基因共8个与离子转运或结合相关的基因有11个,其中差异倍数大于2的共有五个,分别为:ybdR、kdpA、yciF、ddp、mntP,细胞表面信号传递相关基因为bhsA;表达差异倍数大于2的无特征基因蛋白五个,他们分别是yncJ、yebV、yfeK、ygaC、ygeI,其中基因ygeI表达差异倍数为13.3.

关键词：微生物感受态细胞转录组学蛋白组学钙离子

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生物质炭固定化融合菌株F14及其对芘去除效果的研究

生物质炭固定化融合菌株F14及其对芘去除效果的研究

引用

第二十次全国环境微生物学学术研讨会

作者：张松侯彬纪婷婷刘阳卢静中北大学环境与安全工程学院山西太原030051

多环芳烃是一种广泛存在的环境污染物,近年来有关多环芳烃的修复一直是国内外研究的热点.固定化微生物技术作为一种新型技术,将微生物固定于载体材料上,有望提高其修复效率.本研究以芘为多环芳烃生物降解研究的模型,首次将融合菌株F14(... 详细信息

多环芳烃是一种广泛存在的环境污染物,近年来有关多环芳烃的修复一直是国内外研究的热点.固定化微生物技术作为一种新型技术,将微生物固定于载体材料上,有望提高其修复效率.本研究以芘为多环芳烃生物降解研究的模型,首次将融合菌株F14(一株多环芳烃高效降解菌,12h对初始浓度为100mg L-1菲的降解率为99％,但是对四环的芘的降解能力不高,10d对初始浓度为100mgL-1芘的降解率仅有18％)进行固定化,并比较了游离菌和固定化菌对去除效果的影响.本实验根据固定化过程中常见的问题,提出了“生物质炭吸附-包埋-化学交联”相结合的复合式固定化方法,首先将聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)不同温度溶解后混合,然后和加入生物质炭(由秸秆在300℃、500℃和700℃烧制而成)的菌悬液混合均匀,将混合液用注射器滴入4％的CaCl2饱和硼酸溶液交联一段时间,然后将形成的小珠转移至1M的无水硫酸钠溶液继续交联得到最终的固定化小球.将游离菌与固定化微生物分别用于降解50mg L-1的芘,游离菌对芘的去除率只有37.38％,而固定化微生物的去除效率最高可达到93.37％,固定化微生物对芘的去除效果明显提高,而且去除率更快.这可能是由于固定化载体可以为微生物的生长提供更好的场所,同时能够使细胞保持更高的活性.同时比较了不添加生物质炭与添加生物质炭两种情况对芘的去除效果,结果发现,添加生物质炭后芘的去除率提高了11.2％,当芘初始浓度为15mg L-1时,添加700℃制备下的生物质炭去除率高达99％.对固定化小球进行扫描电镜表征,可以看出所有固定化小球都具有大孔结构,为细菌的生长提供了较大的空间,同时有利于物质的传输;添加生物质炭后,小球有大量的空隙和骨架结构,细菌生长的更好.

关键词：多环芳烃污染生物修复固定化菌芘去除率

来源：评论

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Clostridium autoethanogenum转氢酶Nfn的性质和功能研究

Clostridium autoethanogenum转氢酶Nfn的性质和功能研究

引用

第二十次全国环境微生物学学术研讨会

作者：梁继禹王媛媛伊继洪黄海燕王书宁山东大学微生物技术国家重点实验室济南250100 山东省医学科学院山东省基础医学研究所济南250062 山东大学微生物技术国家重点实验室济南250100 山东省医学科学院山东省基础医学研究所济南250062

Clostridium autoethanogenum既可以果糖和木糖异养生长,也可以固定二氧化碳、氢气和一氧化碳进行自养生长,生成乙醇和乙酸等产物,在环境碳循环和生物能源方面倍受关注,已被用来发酵生物质合成气或石油精炼和钢铁冶炼等工业废气生产乙醇... 详细信息

Clostridium autoethanogenum既可以果糖和木糖异养生长,也可以固定二氧化碳、氢气和一氧化碳进行自养生长,生成乙醇和乙酸等产物,在环境碳循环和生物能源方面倍受关注,已被用来发酵生物质合成气或石油精炼和钢铁冶炼等工业废气生产乙醇.***固定二氧化碳和一氧化碳是经Wood-Ljungdahl途径进行的,但该过程的生理代谢机理尚不完全清楚.调查粗酶液发现它含有很高的铁氧还蛋白依赖的转氢酶Nfn的活性(0.7U/mg).对其基因组分析发现,***含有一个特殊基因,其编码的蛋白与来自克氏梭菌的铁氧还蛋白依赖的转氢酶NfnAB具有很高的相似性,其N端与NfnA具有相同结构域,具有结合FAD、2[4Fe4S]型铁硫簇和NAD的位点,而C端与NfnB具有相同的结构域,具有结合FAD、[2Fe2S]型铁硫簇和NADP的位点,推测在***中该蛋白是NfnA和NfnB的天然融合蛋白.进一步将该基因在大肠杆菌中进行异源表达,纯化后电泳显示该蛋白为约85kDa的单带;紫外扫描发现该蛋白具有典型的黄素和铁硫簇的吸收峰;酶活力测定显示,该酶呈现出与克氏梭菌NfnAB一样的活力,其NAD依赖的NADPH还原铁氧还蛋白的活力达到4.2U/mg.这些结果表明该酶在***中起着与克氏梭菌NfnAB相同的功能,结合该菌固定二氧化碳的Wood-Ljungdahl途径,判断该融合蛋白在胞内利用NADH和铁氧还蛋白催化还原NADP,为途径中NADP依赖的亚甲基四氢叶酸脱氢酶提供NADPH,在胞内起到维持氧化还原平衡和节能的作用.进一步对公共数据库中的微生物基因组分析显示,许多环境微生物都含有该酶的编码基因,包括产乙酸菌如Moorrella thermoacetica、产甲烷古菌如Methanosarcina barkeri、脱硫菌如Desulfomicrobium baculatum、脱卤菌如Dehalococcoides ethenogenes和金属铀还原地杆菌Geobacter uraniumreducens等,表明该酶在自然界广泛分布,在环境微生物的代谢中具有重要作用.

关键词：环境微生物铁氧还蛋白转氢酶基因表达代谢组学

来源：评论

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