獨(dú)特的硫化修飾DNA抗逆優(yōu)勢的發(fā)掘和應(yīng)用研究進(jìn)展報(bào)告

汪志軍　梁晶丹

摘 要：在細(xì)菌的DNA上進(jìn)行磷硫?；揎棧蛐揎棧蛐揎桪NA在電泳過程中發(fā)生降解表型（DNA degradation，Dnd）。負(fù)責(zé)這種磷硫酰化修飾功能的蛋白由5個(gè)連鎖并存在于一個(gè)基因組島上的5個(gè)基因dndA-E編碼，其中4個(gè)基因dndA和dndC-E是磷硫?；揎椝匦璧幕?。而對(duì)于生理學(xué)意義直到最近，才在天藍(lán)色鏈霉菌中發(fā)現(xiàn)了特異地限制磷硫?；疍NA的基因，在沙門氏菌中發(fā)現(xiàn)了磷硫酰化修飾限制系統(tǒng)。到目前為止磷硫?；揎桪NA電泳過程中降解機(jī)制不明，且其生理學(xué)意義知之甚少。用化學(xué)合成的模擬底物磷硫酰化修飾的二核苷dGSA和PAA-TAE激活液反應(yīng)，作為研究磷硫酰化DNA電泳過程中降解機(jī)制的模擬反應(yīng)，鑒定到6個(gè)產(chǎn)物。最終提出磷硫?；疍NA在電泳過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)即降解機(jī)制，磷硫?；疍NA的最終命運(yùn)有兩種可能性，一種是磷硫?；疍NA可以在PAA等氧化劑的作用直接氧化到正常的DNA，或者先被氧化到氫膦酸酯然后再被氧化到正常的DNA而不會(huì)引起磷硫?；疍NA斷裂降解；另一種是磷硫?；疍NA被PAA氧化到氫膦酸酯的DNA，然后被水解而表現(xiàn)為磷硫?；疍NA電泳過程中的降解。自然界的沙門氏菌含有磷硫?；揎桪NA，能夠作為抗氧化劑抵抗一定的氧化壓力。當(dāng)將編碼沙門氏菌的整個(gè)dpt基因簇質(zhì)粒轉(zhuǎn)化到大腸桿菌DH10B中，賦予新宿主菌以磷硫?；揎桪NA的特性，增加了宿主菌對(duì)抗過氧化氫的能力。證明磷硫?；疍NA可以給細(xì)菌帶來抗氧化壓力的能力，也可以解釋為什么編碼磷硫?；揎桪NA的基因處于一個(gè)基因組島上，使其能夠在微生物間進(jìn)行水平轉(zhuǎn)移然后賦予新宿主以抵抗氧化壓力的能力。綜上所述，磷硫?；疍NA在電泳過程中降解主要是因?yàn)楸贿^氧化物氧化生成氫膦酸酯化DNA，然后發(fā)生水解而斷裂；磷硫?；疍NA能夠作為抗氧化劑保護(hù)DNA免受氧化損傷，并消除一部分的氧化壓力，從而提高宿主菌在氧化壓力下的生存能力。該研究的實(shí)施為闡述磷硫酰DNA的生物學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值提供堅(jiān)實(shí)的理論數(shù)據(jù)。具有推動(dòng)磷硫酰DNA的一系列研究處于國際前沿。

關(guān)鍵詞：DNA 降解 磷硫酰化DNA 氧化切割機(jī)制 抗氧化劑 氧化壓力

Abstract：DNA sulfur modification occurs in the DNA backbone，in which the nonbridging oxygen is replaced by sulfur，governed by five dndABCDE genes. This physiological modification is widespread in nature. However， it is still unclear the significance of this modification. Here， we found the sulfur modified DNA has two particular biological roles. On one hand， the sulfur in the DNA can scavenge the oxidative radicals， conferring the host resistance to oxdidative stress.On the other hand， the restriction genes adjacent to DNA sulfur modification can act as a protect wall to against invasion of foreign DNA， protecting the genetic stability of host. Here we are trying to study furthur of this DNA sulfur modification and apply it to Streptomyces sp. FR-008 to develop of a suitalbe microbial host.

Key Words：DNA degradation；DNA phosphorothioation；Oxidative breakage；Oxidative resistance

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