科学家破译可用于环境治理的细菌基因组

　　[AD340X300]

    [生物通讯]美国基因组研究院（The Institute for Genomic Research ，TIGR) 的科学家和其它机构的合作者一道破译了一种能够减少金属离子的沙雷菌Shewanella oneidensis，这种细菌作为能够去除环境中有毒金属的生物治理措施潜力巨大。

    该细菌的基因组序列的破译为了解这个细菌减少和铬、铀以及其它有毒金属含量的机制提供了新的线索。这项研究为科学家确定这种细菌的电子传递系统和减少金属离子的能力提供了所谓的新的出发点。

    在测序计划进行的过程中，科学家还发现了一类新的噬菌体（一类感染细菌的病毒），这种新噬菌体也为遗传操作沙雷菌、使之定向用于特殊的生物治理环境计划找到了一个可能的切入点。

    “Shewanella oneidensis是环境生物治理研究中一种非常重要的模式生物，这是因为它具有去除多种环境中的污染物的非凡能力。”TIGR的一名助理研究员John F. Heidelberg说道。“沙雷菌是具有去除环境中的有毒金属离子能力的微生物中第一个被测序完毕的，它在有氧和缺氧环境下都能生存。”

    有关研究发表在本周《自然生物技术》(Nature Biotechnology)杂志的网络版上，随后将发表在11月份的印刷版上。Heidelberg是这篇描述S. oneidensis 基因组的文章的第一作者。除TIGR的科学家外，Heidelberg的合作者还包括北卡罗莱纳大学的Kenneth H. Nealson、夏威夷大学的Eric J. Gaidos、亚利桑娜大学的Terry Meyer、Jet Propulsion 实验室的Alexandre Tsapin 、以及华盛顿卡耐基公共机构的James Scott 。

    该计划由美国能源部生物与环境研究办公室的自然与加速的生物治理研究和微生物基因组计划资助，预计将会激起对沙雷菌作为环境生物治理措施的潜力的广泛研究。

    沙雷菌基金会（美国能源部的“从基因组到生命计划”的一部分）的领导人Jim K. Frederickson表示，沙雷菌的全基因组序列是美国联邦政府启动的系统水平分析项目必要的基础。“它使得科学家可以在全球范围内进行沙雷菌的基因表达和蛋白组研究，否则要了解这种多用途 细菌是如何应答环境是相当困难而且几乎是不能的。”

    S. oneidensis是一种棒状细菌，广泛存在于湖底和河底的沉积物中。虽然这是一种比较常见的微生物，但它却有着非同寻常的特质，其中包括它变化多端的“呼吸”能力－－即利用其复杂的电子传递系统减少铬和铀等金属离子数量的能力，这使其可用于环境的生物治理，将溶解在水中的有毒金属离子除去。

    铬是一种有毒金属，它的一些形式与癌症以及其它恶性疾病有关，包括认知系统疾病等。美国加州Barstow附近涉及到6价铬离子的地下水污染曾一度成为20世纪90年代初环境治理的一大焦点。这一事件后来还被搬上了银幕－－《永不妥协》（Erin Brockovitch）。而铀是一种放射性元素，一旦接触也会对人体造成危害。

    TIGR通过对S. oneidensis的分析发现，它的基因组序列含有近5百万个碱基对， 一条大环状染色体上预计有4,758个基因，而较小的环状质粒DNA上预计含有173个基因。研究人员发现，S. oneidensis的基因组有着异常多细胞色素基因，细胞色素是一类与电子传递有关的酶，它们是沙雷菌用于环境生物治理的潜力的关键。

    为最大限度地挖掘S. oneidensis用于环境生物治理的潜力，一些研究人员认为应该对其进行遗传改造。对S. oneidensis的基因组分析发现一个类似λ噬菌体的噬菌体，科学家认为这个新发现的噬菌体有可能遗传操作沙雷菌提供一条途径，使得设计初专门用于环境治理的沙雷菌株系成为可能。”

    TIGR的主任Claire M. Fraser也是本文的高级作者之一。她表示，沙雷菌的基因组计划是TIGR旨在测序多种环境微生物的研究计划的一部分。“我们期望着，这个基因组测序的完成将为未来研究沙雷菌用于生物治理的巨大潜力打下必要的基础。”  Fraser说。

生物通编译自BIO.COM