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甲烷單加氧酶的分子測序


化學(xué)先生 / 2019-07-29

       迄今，sMMO基因組已被成功鑒定和測序的八個甲烷氧化菌是M. capsulatus Bath、M. trichos porium OB3b、Meth ylocystis sp M、Methylo-cystis sp W114、Methylomonas sp KSP、Methylomonas sp KSW川、Methyl-omonas sp GYJ3和M. trichos porium IMV 3011 (GenBank: DQ149126)。 


       研究表明，這八種不同甲烷氧化菌所產(chǎn)生的甲烷單加氧酶，其DNA序列和分子結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出一定的相似性。因此，可以利用該類酶中已知的序列來設(shè)計PCR引物，從人工培養(yǎng)或自然環(huán)境中采集的樣品擴增相應(yīng)的基因。  

        例如，采用Meth-ylococcus ca psulatus Bath 和Methylosinus trichos porium OB3b的基因序列，已經(jīng)可以探測其它一此菌株中sMMO的存在[36~-39]。sMMO基因簇位于細胞的染色體上，在每個sMMO的分子中，6個基因開放閱讀框mmoX、mmoY、mmoB、mmoZ、orfY、mmoC分別編碼sMMO的四個組分，即羥基化酶、還原酶、調(diào)節(jié)蛋白B和一個功能未知的小分子蛋白MMOD/orfY.有趣的是組分B被排列在mmoY與mmoZ之間，orfY編碼(Y)系一個約12kDa的小分子蛋白，位于mmoZ和mmoC之間，如圖2-2所示。

       目前來自于Methylococ-cus copsulatus Bath菌的這個功能未知組分Y,已經(jīng)以融合蛋白的形式被克隆表達，并用這個純化蛋白制備出抗體。但很遺憾，對Bath菌在不同Cu2+濃度條件下，生長的細胞提取液進行探測，沒有獲得預(yù)想的交聯(lián)反應(yīng)[37]。sMMO的基因序列具有55%~94%的同一性，氨基酸序列為47% ~96%的同一性。基因測序和分析，對功能基因的克隆表達、新基因的發(fā)現(xiàn)和一系列分子生物學(xué)研究，是必不可少的手段之一。

        2004年，Ward 等報道了通過“散彈”法，對M. capsulatus Bath菌的染色體DNA基因組進行測定的結(jié)果[40]。該項工作由美國、挪威等國家的9個單位，38位科學(xué)家合作完成。在此之前，盡管已有多個甲烷單加氧酶基因序列被測定，但尚無甲烷氧化菌染色體基因組研究的報道。因此，這是世界上第一個有關(guān)甲烷氧化菌染色體基因組序列的完整報道，證明了整個染色體基因組的長度是3. 3Mb。該項工作對了解甲烷氧化菌的生態(tài)學(xué)、銅離子的調(diào)節(jié)機制，以及細胞代謝循環(huán)的靈活性有著深刻意義。

   

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