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耐辐射球菌(Deinococcus radiodurans)是世界上最抗辐射的物种之一,它是Anderson等人在1956年从灭菌后的肉类中发现的一种红色,非病原性球菌。这种细菌对DNA的损伤有着超强的抗性,例如,它能在最高剂量为15 KGy的电离辐射下存活,这种剂量是普通真核生物耐受剂量的1000倍。此外,它对干燥,紫外线,强氧化剂和一些化学诱变剂也显示出超强的抗性,故其一直受到生物学界,医学界甚至军方的重视和关注。在5000 Gy这种高剂量的γ辐射照射下,它能在几小时之内完成对自身基因组的修复工作。
我们主要研究与耐辐射球菌碱基切除修复相关的一些基因,Makarova等人报道了参与BER修复途径的九种DNA糖基化酶和一种脱嘌呤嘧啶内切酶,如:AlkA、MutY、MutM、Fgp、Nth、Ung、Mug、Nfi(YjaF)、XthA等,这种类型的酶广泛存在于原核和真核生物中。耐辐射球菌含有两个尿嘧啶DNA糖基化酶(Ung同源物),能纠正与A错配的U。通过对此作进一步的分析认为,其中耐辐射球菌DR0689基因表达产物的氨基酸序列与人类的Ung基因表达产物的序列一致性为57%,相似性70%,为显著匹配。耐辐射球菌中转移3-甲基腺嘌呤的AlkA在哺乳动物中尚未发现同源物,但却在人类基因组中发现能够替代这种功能的蛋白MpG。通过研究突变相关途径的关键基因,我们能够考察它们在相关修复途径中的作用。近年来,我们采用以利福平这种抗生素为中心的突变体筛选系统对耐辐射球菌的相关突变修复基因进行突变谱研究,取得了一些进展。通过实验设计和结果分析,我们发现,在不同的筛选压力下,相关菌株的突变率和突变谱具有显著性差异,并且不同的利福平筛选浓度下,突变类型也不尽相同,在25μg/ml的利福平浓度下,突变大多数集中在GC碱基上,而在50μg/ml下,AT碱基相关突变热点则比较常见,5μg/ml浓度下的这两类突变热点比较平均。
通过对nth一些类型的突变株突变率和突变谱分析,数据表明:突变菌株的突变频率和突变率大幅度提高,其中三突变菌株的突变频率比野生株提高25.3倍,突变率提高了8.7倍。因此,我们得出这样的结论:nth基因家族在耐辐射球菌的碱基修复中起到重要作用。