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与其它细菌不同,属于革兰氏阳性细菌的链霉菌含有较为独特的线型复制子--线型染色体,线型质粒。代玉梅博士从西藏土壤中分离了数十株链霉菌,这些菌株含有线型和环型质粒的比例都要高于其它地方土壤分离链霉菌,推测这和西藏地区极端的地理环境(如缺氧、高辐射)有关。对其中含有5个线型质粒和2个环型质粒的链霉菌11-3-2进行了基因组测序和分析。11-3-2是目前已知含有线型质粒最多的链霉菌。测序表明,11-3-2染色体大小为6.4Mb,是目前所知最小的链霉菌基因组之一。基因组的初步分析发现,它含有8个rRNA operon,是基因组序列已测链霉菌中最多的,染色体和线型质粒端粒之间的的同源片段显示它们之间可能有过同源重组或端粒片段的交换,而巨型线型质粒pFDY1所编码的蛋白特征显示它曾经是染色体的一部分,通过多次重组而得到了原始菌株染色体的双臂。端粒和质粒水平转移蛋白的分布表明,菌株中多个线型质粒由内部自发产生,多个质粒复制蛋白共存于一个复制子的现象则揭示了自然界中多线型质粒的发生机制。而线型质粒中含有多个复制和修复相关基因以及只存在于质粒中的氮同化基因说明,质粒产生后,环境(如高海拔地区强紫外辐射,贫瘠营养)决定了质粒的去留。 全基因组测序并不能直接获取端粒序列,需要通过其它的手段克隆,是个费时、费力的过程。我们以ttrA基因为标记以三种不同的方法克隆了全基因组测序后的吸水链霉菌5008染色体和线型质粒pSHJG1端粒。并发展出一种新的端粒克隆方法--自连法,用它克隆了链霉菌11-3-2染色体端粒,线型质粒pFDY2左侧和pFDY3两侧端粒,链霉菌W64线型质粒pW64端粒,不仅可以克隆链霉菌线型质粒和线型染色体的质粒,还用它成功克隆了分枝杆菌F104线型质粒F104L2的两侧端粒,表明该方法对所有放线菌的线型复制子都是适用的。 由于ttrA基因与端粒紧密连锁,尝试探索了ttrA参于DNA修复的可能性,发现ttrA并不参于这一过程。同样,单独敲除kuA,kuB也不影响M145的DNA修复。但发现当线型质粒一侧端粒受到损伤时,天蓝色链霉菌M145中可以3种不同方式进行修复,对于不同的DNA损伤,发挥主导作用的修复方式不一样。大多数情况下末端连接修复是M145中最重要的修复方式,而当损伤片段以单链形式存在并有同源序列时,同源重组就会承担起修复的主要职责。而大片段倒转重复修复一般都不会是主要的修复方式。DNA损伤情况不仅决定M145以何种方式为主进行修复,还使环化修复呈现出不同的特征。以碱变性DNA不中和直接转化时,它的环型转化子出现了高频率的微同源,提示这可能是一种不同于NHEJ途径而以微同源介导的末端连接方式。 至此,我们在一株分离自西藏独特生境的链霉菌中发现了一个巨型的线型质粒,并对这株菌进行了全基因组测序和初步分析,阐明了西藏分离链霉菌富含线型质粒的原因,揭示了多线型质粒的发生机制。发展了一种高效便捷的端粒克隆方法,解决了放线菌线型复制子测序后的端粒克隆问题。并对端粒损伤的修复机制进行了初步探索。