氧化亚铁硫杆菌的趋磁构建及其超精细和微磁结构研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41907105
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0701.环境土壤学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Acidithiobacillus ferrooxidans are important strains in microbial metallurgy. They have high resistibility to many metals and submetals. The strains can adsorb the toxic heavy metals in sludge and soil culture. Some heavy metals can be enriched in the strains, and others can take part in the intracellular metabolism. Therefore, it is necessary to effectively separate the acidithiobacillus ferrooxidans from the sludge and soil culture. While, there are still no effective method for the separation. We propose to slove this problem by genetic engineering. The gene cluster of magnetosome in magnetotactic bacteria would be transferred into acidithiobacillus ferrooxidans and be expressed. Many characterized methods through the cryo field-emission transmission electron microscopy (Cryo-TEM) would be used for the detailed microstructural study of magnetosome synthetized in the acidithiobacillus ferrooxidans. The information about the shape, crystalline state, elemental composition and valent state of synthetized magnetosome would be systematic studied. The different genes of magnetosome would be expressed in acidithiobacillus ferrooxidans. The functions of the different genes of magnetosome should be maken clear through the comparative characterization of ultramicrostructure of magnetosome. Finally, the strains of acidithiobacillus ferrooxidans which can be stably express the genes of magnetosome would be obtained. In the cell of these strains, many magnetosome crystals arranged in chain would be formed. Accordingly, these strains would have strong magnetotactic characteristics and can move quickly along the externally-applied magnetic field.
氧化亚铁硫杆菌是微生物冶金领域的重要菌株,对多种金属及类金属具有极高抗性,该菌可将污泥、土壤等危险废物中毒性重金属吸附,于胞内沉淀累积或者参与胞内代谢。因此如何有效分离回收胞内富集重金属的氧化亚铁硫杆菌,是亟需解决的问题。本项目拟通过基因工程手段,将趋磁细菌体内的磁小体基因簇(38个相关基因)转入氧化亚铁硫杆菌内,综合运用冷冻场发射透射电子显微镜(cryo-TEM)的多种手段,系统研究合成磁小体颗粒的形态、晶态、元素成分、价态、结构等信息;通过超微结构对比表征不同磁小体基因在氧化亚铁硫杆菌内的表达情况,明确各个磁小体基因的功能;最终获得稳定表达磁小体基因的氧化亚铁硫杆菌株,在其体内可以合成呈链状排布的多个磁小体颗粒,使其具备强趋磁特性,在外加磁场中,实现快速定向运动。

结项摘要

本项目以化能自养嗜酸硫杆菌为研究对象,主要关注有经济价值的氧化亚铁嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)、喜温嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)。通过嗜酸硫杆菌基因改造途径和独特的无机硫代谢途径两种手段进行了该类菌磁性特性的构建研究及包括透射电子显微表征等在内的多手段细致表征。基于基因改造途径,我们将磁细菌内磁性基因簇克隆至团队构建的独特可穿梭于嗜酸硫杆菌的广泛宿主pMSD1质粒上,通过大肠杆菌和嗜酸硫杆菌结合转移方式,使得目的基因进入嗜酸硫杆菌。但是由于磁细菌磁性基因簇很大,远大于pMSD1质粒,整个磁性基因簇的克隆转基因操作遇到了障碍。于是我们又摸索了利用嗜酸硫杆菌独特的无机硫代谢体系,探讨通过合成纳米粒子的方式实现。嗜酸硫杆菌具有多种复杂的硫代谢途径、具有高效率的硫代谢能力、及具有超强的各类重金属抗性和代谢能力,基于此,我们首先就嗜酸硫杆菌及各类基因敲除株Δsdo1、Δsdo2、Δsdo1&sdo2进行了细致的显微结构研究,证实在嗜酸硫杆菌胞内积累的黑色球状物质为多聚磷酸盐,首次发现胞外亦大量积累多聚磷酸盐球,且被富硫物质包裹。基于嗜酸硫杆菌胞外多聚磷酸盐球产物、胞内有机硫代谢酶O-succinylhomoserine sulfhydrylase、无机硫代谢酶-硫醌氧化还原酶(Sulfide:quinone oxidoreductase)等多途径,我们探究了,以镉、铜、铅、铁、锌、锰等金属在嗜酸硫杆菌生物体作用下合成各类纳米硫化物及其独特的荧光、磁性性能进行了详尽的研究,取得了系列突破性成果。成功获得了具备明显荧光特征的硫化镉量子点、硫化铜量子点、硫化铅量子点等;探究了锰、铁掺杂的硫化锌量子点的荧光特性、磁性性能;并就嗜酸硫杆菌生物体合成的各类硫化物纳米粒子等进行了详尽性能和显微结构表征。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Discovery of Polycyclic Macrolide Shuangdaolides by Heterologous Expression of a Cryptic trans-AT PKS Gene Cluster
通过隐性反式-AT PKS基因簇的异源表达发现多环大环内酯双刀内酯
  • DOI:
    10.1021/acs.orglett.1c02589
  • 发表时间:
    2021-08-13
  • 期刊:
    ORGANIC LETTERS
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Liu, Yang;Zhou, Haibo;Bian, Xiaoying
  • 通讯作者:
    Bian, Xiaoying
Diamond Deposition on Iron and Steel Substrates: A Review
钢铁基材上的金刚石沉积:回顾
  • DOI:
    10.3390/mi11080719
  • 发表时间:
    2020-08-01
  • 期刊:
    MICROMACHINES
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Li, Xiaoju;He, Lianlon;Yang, Qiaoqin
  • 通讯作者:
    Yang, Qiaoqin
普通冷冻透射电子显微镜表征LiPx Sy 类固态 电解质高分辨像的方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李小菊;隋海燕;王延涛
  • 通讯作者:
    王延涛
Practical Enantioselective Synthesis of Chiroptical Polymers of Intrinsic Microporosity with Circular Polarized Luminescence
圆偏振发光本征微孔手性光学聚合物的实用对映选择性合成
  • DOI:
    10.1021/acs.macromol.1c01462.s001
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Macromolecules
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Xinbo Wang;Hao Guo;Cong Yu;Yuanju Jing;Zhaobin Han;Xiaohua Ma;Chenchen Yang;Minghua Liu;Dong Zhai;Daoyuan Zheng;Yupeng Pan;Xiaoju Li;Kuiling Ding
  • 通讯作者:
    Kuiling Ding
The Pathway of Sulfide Oxidation to Octasulfur Globules in the Cytoplasm of Aerobic Bacteria
需氧细菌细胞质中硫化物氧化成八硫球的途径
  • DOI:
    10.1128/aem.01941-21
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Applied and Environmental Microbiology
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Tianqi Wang;Mingxue Ran;Xiaoju Li;Yequn Liu;Yufeng Xin;Honglei Liu;Huaiwei Liu;Yongzhen Xia;Luying Xun
  • 通讯作者:
    Luying Xun

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其他文献

素食与运动以非年龄依赖方式抑制猕猴动脉粥样硬化的发生
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    2018
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    --
  • 作者:
    刘力沛;马传瑞;张晓甍;杨潇潇;韩际宏;段亚君;陈元利;李小菊
  • 通讯作者:
    李小菊
燃料电池发电系统的机电动态模型
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    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
    王玲;李欣然;马亚辉;李小菊;曹一家;黎灿兵;WANG Ling,LI Xinran,MA Yahui,LI Xiaoju,CAO Yijia,L
  • 通讯作者:
    WANG Ling,LI Xinran,MA Yahui,LI Xiaoju,CAO Yijia,L
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    石河子大学学报(自然科学版)
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  • 作者:
    刘明珠;井明霞;李小菊;牛强;木拉提;陈博
  • 通讯作者:
    陈博
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  • 作者:
    李珂;李小菊;张梅;闫小龙;何岩丽;井明霞
  • 通讯作者:
    井明霞
基于功率空间的分时段负荷模型参数在线修正
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  • 作者:
    李欣然;徐振华;宋军英;李小菊;李培强;陈辉华;Li Xinran1 Xu Zhenhua1 Song Junying2 Li Xiaoju1 Li
  • 通讯作者:
    Li Xinran1 Xu Zhenhua1 Song Junying2 Li Xiaoju1 Li

其他文献

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李小菊的其他基金

极端嗜酸硫杆菌高效合成硫化镉量子点途径构筑
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
极端嗜酸硫杆菌高效合成硫化镉量子点途径构筑
  • 批准号:
    32271525
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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