《喜溫硫桿菌SOX硫氧化系統機制及分子改造》是依託山東大學，由林建強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：喜溫硫桿菌SOX硫氧化系統機制及分子改造
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：林建強
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
生物冶金可有效利用占我國有色金屬礦藏80%的難冶低品位礦，擴大我國可經濟開採的礦產總量，緩解資源緊張狀況，擺脫國際賣家訛詐。生物冶金主要缺點是氧化效率低，生產周期長。喜溫硫桿菌是生物冶金重要的硫氧化細菌。通過對該菌全基因組測序分析，我們發現該菌的硫氧化途徑與其它嗜酸性硫桿菌常用生物浸礦菌完全不同。該菌利用不完整的SOX和不完整的非SOX硫氧化系統一起進行硫氧化。不完整SOX系統氧化1mol硫代硫酸鹽比完整SOX系統少產生6mol電子，對硫的氧化效率低。本項目將利用基因工程技術改造該菌的SOX硫氧化系統，補足缺失的soxCD基因。考慮到SOX系統蛋白組分之間的相互作用，（1）選用親緣關係近的SOX系統基因來源，（2）同時克隆與soxCD產物相互作用的soxYZ蛋白基因一同轉入該菌。然後，對工程菌改進的SOX系統及其與非SOX系統之間以及與細胞中心代謝之間相互作用進行研究，揭示其代謝調節機制。
結題摘要
與傳統冶金技術相比，生物冶金具有適用於極低品位和難冶礦物資源，可以大大擴大礦物資源總量，還具有成本低、節能、環保等優點。A. caldus是生物冶金過程最重要的硫氧化細菌之一，其硫氧化系統極為複雜，集中了多種不同來源的硫氧化系統，主要包括不完整的Sox系統、A. ferrooxidans的非Sox硫氧化系統和古菌的SOR酶三個有代表性的硫氧化系統。研究其硫氧化機制，提高其硫氧化性能意義重大。 由於A. caldus的Sox系統不完整，缺少soxCD基因，因此本研究克隆了外源soxCD基因轉入A. caldus菌，同時由於soxYZ是底物結合蛋白，可能是限制因素，因此也過表達了soxYZ基因，對工程菌的性能進行了測定。此外，為了進一步弄清A. caldus菌的硫氧化機制，本研究對該菌進行了全基因組測序，構建了全基因組晶片；對硫氧化還原酶（SOR）基因、SOX操縱子相關基因進行了敲除，對敲除子進行了生物信息學分析，基於上述研究結果，建立和完善了該菌的硫代謝模型，論文2012年發表至今已經被引用11次。在A. caldus菌研究技術方面取得突破，A. caldus菌電轉基因敲除以及該菌接合轉移無痕基因敲除技術都是國際上首創。對浸礦中與A. caldus菌聯合使用的其它浸礦細菌以及浸礦過程特性和生物反應器也進行了研究。
