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蓝细菌TonB-ExbB-ExbD依赖的铁吸收机制研究

蓝细菌TonB-ExbB-ExbD依赖的铁吸收机制研究
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  • 批准号:31470171
  • 批准年度: 2014年
  • 学科分类:微生物代谢(C010204) |
  • 项目负责人:姜海波
  • 负责人职称:副教授
  • 依托单位:华中师范大学
  • 资助金额:84万元
  • 项目类别:面上项目
  • 研究期限:2015年01月01日 至 2018年12月31日
  • 中文关键词: 蓝细菌;TonB-ExbB-ExbD;依赖;吸收
  • 英文关键词:Cyanobacteria;iron uptake;TonB protein;outer membrane transporter;Synechocystis

项目摘要

中文摘要

蓝细菌(又称蓝藻)是一类原核的光合放氧生物,对全球初级生产力具有重要贡献。作为光合生物,蓝细菌具有很高的铁需求,却广泛分布于缺铁的海洋和淡水环境中,其高效的铁吸收机制备受人们关注。申请人前期研究发现,模式蓝细菌--集胞藻PCC6803利用不同于其它革兰氏阴性菌的TonB-ExbB-ExbD系统(主要负责有机螯合铁的吸收),高效吸收水体中浓度很低的无机自由铁,这很可能是其适应缺铁环境的重要机制。目前该系统中仅ExbB-ExbD已被鉴定,TonB蛋白、外膜受体蛋白及其高效转运无机自由铁的分子机制有待深入研究。本项目拟在前期基础上,通过基因敲除与互补、蛋白定位与相互作用、蛋白结构解析、微量元素洁净分析技术及同位素示踪等手段,鉴定集胞藻PCC6803中的TonB及外膜受体蛋白,阐明其高效结合无机自由铁的结构特征和分子机制,旨在从基础研究的角度揭示蓝细菌特殊的铁吸收机制。

英文摘要

Cyanobacteria are a group of prokaryotic organisms which perform oxygen-evolution photosynthesis. They are globally important primary producers and have high iron requirement, but in which way they dominate in iron-limiting oceans is poorly understood. Our recent studies found that ExbB-ExbD complexes play essential roles in the uptake of inorganic, free iron in cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. TonB-ExbB-ExbD system has been investigated for many years in non-photosynthetic bacteria, but its substrates are exclusively organic compounds. Here we show that cyanobacteria utilize this system to take up soluble inorganic iron species, which is probably an important strategy for cyanobacteria to acclimate to iron-limiting oceans. However, TonBs, outer membrane receptors, and molecular mechanisms of free iron uptake are still unclear. Hence, this project plans to identify TonB proteins and its outer membrane receptors in Synechocystis sp. PCC 6803 and to illuminate their iron-uptake molecular mechanisms by the methods of gene knockout and complementation, protein location and protein-protein interaction, protein structural analysis, trace metal clean technique, and isotopic tracer method, etc.. Finally, the information derived from these studies will illustrate a working model of the special iron uptake pathway in cyanobacteria.

评估说明

    国家自然科学基金项目“蓝细菌TonB-ExbB-ExbD依赖的铁吸收机制研究”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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