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砷是自然界中普遍存在的一种剧毒类金属元素,在自然环境中主要以三价亚砷酸盐[AsO2-, As(Ⅲ)]和五价砷酸盐[AsO43-,As(Ⅴ)]的无机形式广泛存在,As(Ⅲ)移动性强,其毒性和危害性比As(Ⅴ)大很多。微生物砷氧化途径能够将毒性强的As(Ⅲ)氧化生成毒性弱的As(Ⅴ),有利于环境的砷解毒。该氧化过程由砷氧化酶(AioA/AioB)催化完成,砷氧化酶的表达除了受AioS/AioR双组分信号转导系统调控以外,在Agrobacterium tumefaciens5A中还被报道受上游的砷结合蛋白AioX共同调控。但是AioX结合As(Ⅲ)之后,如何将该信号传递给双组分系统AioS/AioR,从而最终启动砷氧化酶结构基因的表达,这一信号转导过程尚不明确。本课题利用一株无色杆菌属砷氧化菌株Achromobacter arsenitoxydans SY8为研究材料,重点研究了A.arsenitoxydans SY8的aioX基因在砷氧化调控过程中的作用,以及AS(Ⅲ)信号转导过程,同时探索了该菌株中密度感应现象参与调控砷氧化的相关问题。通过基因敲除、互补以及蛋白质相互作用等方法对A. arsenitoxydans SY8砷氧化调控机制进行了研究。研究表明,替换突变A. arsenitoxydans SY8的aioX基因不会导致砷氧化能力的丧失,但是与野生型SY8菌株相比,同等培养条件下突变株将600μM的As(Ⅲ)完全氧化所需时间明显滞后约40h。利用aioX基因互补突变株后,互补菌株的砷氧化能力得到完全恢复。上述实验结果表明AioX在调控砷氧化酶等结构基因表达的过程中发挥重要作用。我们利用酵母双杂交蛋白质相互作用方法对AioX在砷氧化调控过程中扮演的角色进行了探索。蛋白质互作结果显示AioX和AioS的周质结构域之间存在微弱相互作用,同时AioS与反应调控蛋白AioR之间存在强烈的相互作用。由此推测A arsenitoxydans SY8可能通过AioX结合周质的AS(Ⅲ),然后通过蛋白质物理上的接触将As(Ⅲ)信号传递给AioS,最后通过AioS/AioR双组份系统的典型调控模式来控制砷氧化酶的相关结构基因的表达。此外,在该菌株中并没有找到密度感应机制调控砷氧化过程的直接证据,因此该菌株的复杂砷氧化调控机制有待进一步的研究。本研究利用分子生物学方法对菌株SY8体内砷氧化调控机制进行了阐述,着重强调了AioX在微生物与砷互作过程中的重要功能,首次发现AioX与AioS、AioS与AioR之间通过相互作用进而调控砷氧化酶基因的表达,并预示着砷氧化酶基因除了受AioS/AioR双组分系统调控外,可能还存在其他调控途径。