芳香化合物在环境中广泛存在,例如工农业排放废弃物、植物根系分泌物等,微生物能够它们作为碳源生长,而且很多细菌如假单胞菌、伯克氏菌和根瘤菌等都具有对芳香化合物趋化的能力。之前的研究表明,细菌可以通过MCP感知小分子化合物例如三羧酸循环过程中的有机酸化合物,间接感应芳香类化合物浓度水平,并最终实现对芳香化合物的趋化(Ni et al. 2013, Mol Microbiol 90: 813-823)。除此之外,根据长期的实验观察和分析,科学家推测细菌也能够直接感应环境中的芳香化合物,但是直接结合芳香化合物、并激活趋化信号通路的MCP却一直没有发现和报道。
睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni )CNB-1能够降解多种芳环类污染物,并能够与植物联合修复受氯代硝基苯污染的土壤,同时对环境中的多种芳香化合物也具有趋化能力。中国科学院微生物研究所刘双江研究组以CNB-1为研究对象,开展微生物对芳香化合物趋化的研究工作,在前期工作的基础上,发现了一个能够直接和2,6-二羟基苯甲酸、2-羟基苯甲酸等芳香化合物结合的甲基受体趋化蛋白,命名为MCP2901,进一步利用Nanodisc技术重构了体外趋化信号传导系统,证明了MCP2901能够激活下游信号传导系统。MCP2901是报道的能够直接结合芳香化合物的第一个甲基受体趋化蛋白,该发现为深入理解CNB-1在植物根际行为、设计智慧环境微生物技术提供了基础,为研制检测芳香化合物的生物传感器提供了新的生物材料。
该课题得到国家自然科学基金的支持,相关研究成果已经在线发表在Molecular Microbiology上。 论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1111/mmi.13385/abstract
图注:微生物能够感应环境中芳香化合物,具有趋化能力。利用微生物对芳环类污染物趋化特性,可以设计主动寻找污染物的智能微生物,开发智慧环境微生物技术。
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