极端嗜盐古生菌质粒pHH205全序列测定及功能分析

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pHH205是本实验室从盐生盐杆菌J7中分离获得的一种古生菌质粒,该质粒具有一般自然质粒所不具备的高拷贝数、高稳定的特征。本研究利用多种组合的酶切分析,绘制了较为详细的酶切图谱。根据图谱确定并构建了涵盖整个质粒的七个重叠克隆,采用Primer Walking策略分别进行序列测定。七段序列数据经过拼接后得到了完整的质粒pHH205核苷酸全序列,序列全长为16341bp(GenBankNo.AY048850)。 质粒pHH205的平均G+C含量为61.1%,但在整个序列中分布并不均匀。在质粒上存在有大量重复序列,但并没有发现嗜盐古生菌质粒中常见的插入因子。在两条链上共发现有38个较大的开放阅读框(ORF),没有明显的编码区与非编码区之分,但存在类似细菌的基因重叠及多起始密码子现象。编码序列的密码子偏向性与盐杆菌NRC-1的基因组相一致。这些分析结果,有些揭示了pHH205与其它嗜盐古生菌质粒及基因组的共性,有些则显示出它的独特特征。 同源性分析发现,pHH205中的绝大多数ORF与已知的已知的蛋白质无明显的同源性,只有ORF31编码蛋白的氨基酸序列与六种古生菌(包括盐杆菌NRC-1)基因组中11种推测蛋白质具有20-41%不等的同源性,这说明pHH205是一个古生菌起源的质粒。该蛋白是一种古生菌保守性蛋白,其结构上具有较为典型的“核酸-蛋白结合域”,推测它是一种DNA结合蛋白或调节蛋白,可能与古生菌在极端环境下DNA的复制及转录调控有关,至于其具体功能还有待进一步研究。 运用GC-skew分析方法,确定了质粒pHH205的复制起始原点。将包含复制起始原点在内的数个片段分别插入构建的嗜盐古生菌的复制子探针载体pUC-MEV中,通过筛选得到了pHH205最小复制功能片段。它与已知的两类嗜盐古生菌复制机制在结构上并没有多少相似之处,推测pHH205可能具有较为独特的复制与调控机制.包含有p印双05最小复制区的重组质粒pHSPI是一个大肠杆菌一嗜盐古生菌穿梭质粒,可以用于嗜盐古生菌的遗传学和分子生物学研究。 用多种方法都无法将质粒pHI舰05从其宿中消除,这除了进一步证实该质粒具有高稳定性外,还暗示质粒可能携带有宿主重要的因子。对编码古生菌保守性蛋白的ORF31的研究证实,该基因是宿主生长所必需的,但在其染色体上不存在。该结果表明,质粒p扣心05编码有其宿主所必需的基因,这与传统意义上的质粒概念相左,但与目前己知的某些古生菌质粒相似。 因此,本研究工作通过对质粒pHHZos的全序列测定和功能分析发现,该质粒是一种具有独特性质的新质粒,它不仅可为目前颇为缺乏合适载体的古生菌研究提供新的高稳定性克隆和穿梭载体,而且对于传统意义上的质粒概念、起源和进化提供了一些新的思考,并有助于进一步揭示古生菌质粒的起源和本质以及在系统进化中的地位。
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