甲烷单加氧酶的分子测序

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甲烷单加氧酶的分子测序

化学先生 / 2019-07-29

迄今，sMMO基因组已被成功鉴定和测序的八个甲烷氧化菌是M. capsulatus Bath、M. trichos porium OB3b、Meth ylocystis sp M、Methylo-cystis sp W114、Methylomonas sp KSP、Methylomonas sp KSW川、Methyl-omonas sp GYJ3和M. trichos porium IMV 3011 (GenBank: DQ149126)。

研究表明，这八种不同甲烷氧化菌所产生的甲烷单加氧酶，其DNA序列和分子结构表现出一定的相似性。因此，可以利用该类酶中已知的序列来设计PCR引物，从人工培养或自然环境中采集的样品扩增相应的基因。

例如，采用Meth-ylococcus ca psulatus Bath 和Methylosinus trichos porium OB3b的基因序列，已经可以探测其它一此菌株中sMMO的存在[36~-39]。sMMO基因簇位于细胞的染色体上，在每个sMMO的分子中，6个基因开放阅读框mmoX、mmoY、mmoB、mmoZ、orfY、mmoC分别编码sMMO的四个组分，即羟基化酶、还原酶、调节蛋白B和一个功能未知的小分子蛋白MMOD/orfY.有趣的是组分B被排列在mmoY与mmoZ之间，orfY编码(Y)系一个约12kDa的小分子蛋白，位于mmoZ和mmoC之间，如图2-2所示。

目前来自于Methylococ-cus copsulatus Bath菌的这个功能未知组分Y,已经以融合蛋白的形式被克隆表达，并用这个纯化蛋白制备出抗体。但很遗憾，对Bath菌在不同Cu2+浓度条件下，生长的细胞提取液进行探测，没有获得预想的交联反应[37]。sMMO的基因序列具有55%~94%的同一性，氨基酸序列为47% ~96%的同一性。基因测序和分析，对功能基因的克隆表达、新基因的发现和一系列分子生物学研究，是必不可少的手段之一。

2004年，Ward 等报道了通过“散弹”法，对M. capsulatus Bath菌的染色体DNA基因组进行测定的结果[40]。该项工作由美国、挪威等国家的9个单位，38位科学家合作完成。在此之前，尽管已有多个甲烷单加氧酶基因序列被测定，但尚无甲烷氧化菌染色体基因组研究的报道。因此，这是世界上第一个有关甲烷氧化菌染色体基因组序列的完整报道，证明了整个染色体基因组的长度是3. 3Mb。该项工作对了解甲烷氧化菌的生态学、铜离子的调节机制，以及细胞代谢循环的灵活性有着深刻意义。

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