Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/53637
標題: 探討甲烷太古生物之鹽逆境相容質的運輸與合成酵素基因
Analysis of the Osmolytes Synthesis and Transport Genes from Methanogens
作者: 賴美津
關鍵字: 滲透壓適應;生物科學類, 生物技術;甲烷太古生物;相容質;相容質生合成;輸送機制;抗鹽;抗旱;基礎研究
摘要: 
地球土地鹽害、沙漠化使得植物難以生存,血庫血液的保存,腎臟功能維護,細胞分裂生長等都和滲透壓適應與調控有關。生物細胞對滲透壓適應的策略,乃利用自胞外環境攝取或由胞體生合成及累積相容質以平衡胞體內外之滲透壓差。細胞能利用的相容質種類相當多,但以甜菜鹼是生物界共通的相容質,且具有最高的滲透壓保護係數。但大部份的微生物無法自體生合成,需自環境中攝取。極端厭氧的甲烷太古生物以甲烷的生合成方式提供細胞所需的能量,能生存於各式溫度、酸鹼度及鹽度等厭氧生態環境,是唯一能適應多變化環境的古生菌類。能生長在絕對厭氧與極端高鹽的甲烷太古生物(古生菌、古細菌、Archaea)能自體生合成相容質-glutamate、-glutamine、N- acetyl--lysine 及甜菜鹼(betaine)於細胞體內,以維持膨壓及保護胞內蛋白等大分子。而當胞外環境缺乏相容質的提供時,高鹽甲烷菌會由glycine 經三次甲基化生合成甜菜鹼。我們的研究顯示高鹽甲烷菌具有一高親和性、高專一性、需能且受滲透壓調控的ABC 型式的甜菜鹼運輸系統ota,會自胞外環境優先攝取相容質甜菜鹼。此外,我們自台灣彰化河海口純化的新種甲烷太古生物Methanocalculus chunghsingensis亦能累積特殊β-型氨基酸N-acetyl--lysine和-glutamate 為相容質且能生長在0-12 %的廣鹽度範圍。本實驗室長期的研究標的是希望藉由太古生物滲透壓適應與調控的研究,對生物體如何適應高滲透壓環境的分子生理機制能有更深入的瞭解與應用。計劃將以三年的時間(一)、分析高鹽甲烷菌Methanohalophilus portucalensis相容質甜菜鹼輸送蛋白Ota 及其基因,進而探討滲透壓與相容質輸送的分子生理機制。( 二) 、取得高鹽甲烷菌Methanohalophilus portucalensis 、耐鹽甲烷菌Methanocalculuschunghsingensis之相容質N-acetyl--lysine 和-glutamate 的生合成基因,分析其特性與演化保守性進而探討滲透壓與相容質生合成酵素及基因間的調控。(三)、分析甲烷太古生物特殊β-型氨基酸N-acetyl--lysine 和-glutamate 生合成在氨基酸工業的應用潛力分析。(四)、將甲烷太古生物的相容質基因轉殖到大腸桿菌與阿拉伯芥,並分析探討其表現及對分析鹽的耐受性。期能藉由相容質生合成與輸送基因與蛋白的分析研究,瞭解高鹽生物的滲透壓適應策略與提高生物的抗鹽抗旱能力。
URI: http://hdl.handle.net/11455/53637
其他識別: NSC93-2311-B005-016
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