古细菌的研究

1、古菌是最古老的生命体，古菌一些奇特的生活习性和与此相关的潜在生物技术开发前景，长期以来一直吸引着许多人的注意。古菌常被发现生活于各种极端自然环境下，如大洋底部的高压热溢口、热泉、盐碱湖等。 目录古菌的特点 1.形态2.细胞结构 3.代谢 4.呼吸类型 5.繁殖方式 6.生活习性古菌的分类 1. 产甲烷古细菌2. 嗜热嗜酸古细菌3. 极端嗜盐古细菌具体展开a.基础研究b.理化性质c.研究发展的历史d.培养方式e.前沿科技研究.古菌的特点形态古菌的细胞形态有球形、杆状、螺旋形、耳垂形、盘状、不 规则形状、多形态，有的很薄、扁平，有的有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态，   

2、古菌(p1)有的以单个细胞存在，有的呈丝状体或团聚体。其直径大小一般在0.115m，丝状体长度有200m。 细胞结构古菌的细胞结构与细菌不同，如古菌的细胞外膜就与细菌不同。 大多数古菌的细胞壁不含二氨基庚二酸（D氨基酸）和胞壁酸，不受溶菌酶和内酰胺抗生素如青霉素的作用。革兰氏阳性古菌的细胞壁含有各种复杂的多聚体，如产甲烷菌的细胞壁含假肽聚糖，甲烷八叠球菌和盐球菌不含假肽聚糖，而含复杂聚多糖。革兰氏阴性古菌没有外膜，含蛋白质或糖蛋白亚基的表层，其厚度在2040nm。甲烷叶菌属、盐杆菌属和极端嗜热的硫化叶菌属、热变形菌属和热网菌属的细胞壁有糖蛋白；甲烷球菌属、甲烷微菌属、产甲烷菌属和极端嗜热的脱硫

3、球菌属有蛋白质壁，蛋白质呈酸性。 古菌的细胞膜所含脂质与细菌的很不同，细菌的脂类是甘油脂肪酸酯，而古菌的脂质是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。古菌的细胞膜有两种：双层膜和单层膜。 代谢古菌在代谢过程中，有许多特殊的辅酶。古菌因有5个类群，所以，它们的代谢呈多样性。古菌中有异养型、自养型和不完全光合作用3种类型。 呼吸类型古菌多数为严格厌氧、兼性厌氧，还有专性好氧。   古菌(p2)繁殖方式古菌的繁殖方式有二分裂、芽殖。其繁殖速度较慢，进化速度也比细菌慢。 生活习性大多数古菌生活在极端环境，如盐分高的湖泊水中，极热、极酸和绝对厌氧的环境，有的在极冷的环境生存。 总述：

4、古细菌是最古老的生命体，他们一些奇特的生活习性和与此相关的潜在生物技术开发前景，长期以来一直吸引着许多人的注意。“古细菌”这个概念是1977年由卡尔·沃斯和George Fox提出的，原因是它们在16SrRNA的系统发生树上和其它原核生物的区别。这两组原核生物起初被定为古细菌（Archaebacteria）和真细菌（Eubacteria）两个界或亚界。Woese认为它们是两支根本不同的生物，于是重新命名其为古菌（Archaea）和细菌（Bacteria），这两支和真核生物（Eukarya）一起构成了生物的三域系统。 如果将地球约46亿年的年龄比作一年，那么古菌早在3月20日就出现了，

5、而人类诞生不过是12月31日的事。它们多生长于极端环境，如热泉、高压的海底火山口、盐湖等。 按照古菌的生活习性和生理特性，古菌可分为三大类型：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌。本文将着重探讨产甲烷菌，极端嗜盐菌两种古细菌，探讨其基础研究，理化性质，研究发展的历史，培养方式以及前沿科技研究。具体展开：产甲烷古细菌一 基础研究产甲烷菌（Methanogenus），是专性厌氧菌，属于古菌域，广域古菌界，宽广古生菌门。1974年伯杰氏细菌鉴定手册（第八版）中将其归属于1科、3属、9种。截至1992年已发展为3目、7科、19属、70种。截至2009年已发展为4目、12科、31属。 产甲烷菌的细胞结构：细

6、胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。 产甲烷菌有革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，它们的细胞壁结构和化学组分有所不同。也是与真细菌的区别点。其中细胞封套分为以下四种：（p3）产甲烷古细菌的形态 (p4) 产甲烷古细菌的形态 （表1）古细菌，真细菌与真核生物的比较 A. 大多数G+产甲烷菌的细胞壁在结构上与G+真细菌相似，细胞壁有一层和三层的，单层的厚度为1020nm，如甲烷杆菌属与甲烷短杆菌属。巴氏甲烷八叠球菌的细胞壁只有一层，厚约200nm。它们化学成分与G+真细菌的不同，不含细胞壁（即不含二胺基庚二酸或细胞酸）而是假细胞壁质或是未硫酸化的异多糖。三层的细胞壁壁厚为20

7、30nm，有内层、中层和外层。外层在细胞分裂横隔形成时消失，如瘤胃甲烷短杆菌。 B. G+的炽热高温甲烷菌的细胞壁外有一层六角形的蛋白质亚基即S层覆盖。 C. G-产甲烷菌不具有球囊多聚物或外膜。只有一层六角形或四角形的，由蛋白质亚基或糖蛋白亚基组成的S层。 D. 甲烷螺菌的细胞质膜外只有一层由蛋白纤维组成的鞘包裹几个细胞。其厚度为10nm。 二.理化性质 (p5)产甲烷古细菌A.营养特性：甲烷细菌的能源和碳源物质主要有5种，即H2/CO2、甲酸、甲醇、甲胺和乙酸。 B.特殊辅酶：F420：是黄素单核甘酸的类似物，分子量为630的低分子量荧光化合物。它是甲烷细菌持有的辅酶，在形成甲烷过程中起着

8、重要作用。 其特点：(1)当用420nm波长的紫外光照射时，能产生自发蓝绿荧光，这一现象可借以鉴定甲烷细菌的存在。（2）中性或碱性条件下易被好氧光解，并使酶失活。 （p6） 发酵型古细菌C.2-硫基乙烷磺酸. 其特点：（1）它是甲烷细菌独有的辅酶，可借以鉴定甲烷细菌的存在。（2）它在甲烷形成过程中，起着转移甲基的重要功能。（3）其具有RPG效应.。即促进CO2还原为CH4的效应。 D.氧化还原电位：参与中温消化的甲烷细菌要求环境中应维持的氧化还原电位应低于一350mV；对参与高温消化的甲烷细菌则应低于-500-600mV。 E.温度：低温菌的适应范围为2025°C，中温菌为3045&

9、#176;C，高温菌为4575°C。 F.PH：大多数中温甲烷细菌的最适pH值范围约在6.87.2之间。 三.研究发展的历史1979年，Balch和Wolfe通过16S rRNA测序 将产甲烷菌发展为3目（甲烷杆菌目、甲烷球菌目、甲烷微菌目）4科7属14种。 1993年，Boone将甲烷八叠球菌科上升为一个目，建立了火热产甲烷菌目，至此产甲烷菌发展为5目10科25属59种。 2001年，Bergey's Manual of Systematic Bacteriology将产甲烷菌放在宽广古生菌门（Euryarchaeota）中，至此产甲烷菌发展为3纲，5目，10科，26属，7

10、8种。 产甲烷菌属于古菌域（Archaea），广域古菌界（Euryarchaeon），宽广古生菌门（Euryarchaeota）。 人们对产甲烷菌的认识约有150年的历史。人们对产甲烷菌有极大的兴趣是在于产甲烷菌对天然气的形成，在自然界与水解菌和产酸菌等协同作用，使有机物甲烷化，产生有经济价值的生物能物质甲烷。 四.培养方式(p7)产甲烷古细菌群产甲烷菌是专性厌氧菌，它分离和培养等的操作均需要在特殊环境和用特殊的技术进行。 A.培养方法分类一般要求不高的可用在液面加石蜡或液体石蜡的液体深层培养法、抽真空的培养法、在封闭培养管中放入焦性没食子酸和碳酸钾除去氧的培养方法（Berker）、Hunga

11、te的厌氧滚管法、Hungate的厌氧液体培养法、Balch的厌氧液体培养增压法等。 B.具体方法介绍目前最好的是厌氧手套箱，它由四部分组成： .附有手套的密闭透明薄膜箱 .附有两个可开启的可抽真空的金属空气隔离箱 .真空泵 .氢和高纯氮的供应系统 利用厌氧手套箱可做许多工作，如：分装厌氧培养基，倒制平板，离心厌氧微生物收集菌体，对氧敏感的酶和辅酶的分离纯化，进行电泳、厌氧性生物化学反应和遗传学研究等。 五.前沿科技研究摘要产甲烷菌是重要的环境微生物, 在自然界的破素循环中起重要作用。迄今已有种产甲烷菌基因组测序完成。基因组信息使人们对产甲烷菌的细胞结构、进化、代谢及环境适应性有了更深的理解。

12、目前已知的甲烷生物合成途径有种, 它们以乙酸、甲基化合物、氮二氧化破为起始, 通过不同的反应途径都形成了甲基辅酶, 在甲基辅醉还原酶的催化下最终形成甲烷。关键词 产甲烷菌 分类基因组 甲烷合成机制产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧发酵转化成甲烷和二氧化碳的古细菌, 它们生活在各种自然环境下, 甚至在一些极端环境中。产甲烷菌是厌氧发酵过程的最后一个成员, 甲烷的生物合成是自然界碳素循环的关键链条。由于产甲烷菌在有机废弃物处理、沼气发酵、动物瘤胃中有机物分解利用等过程中的重要作用, 同时甲烷是导致全球变暖的第二大温室气体, 因此产甲烷菌和甲烷产生机理的研究备受关注。特别是近几年对产甲烷菌基因

13、组的研究, 使人们从全因组的角度、进化的角度对甲烷生物合成机理、甲烷菌的生活习性、形态结构等获得更深刻的理解。 产甲烷菌生活在各种厌氧环境中, 甚至在一些极端环境中, 这种适应性是长期进化的结果。同时产甲烷菌中存在各种机制以调节自身适应环境。比如甲烷八叠球菌, 它们生活淡水、海底沉积物、腐败的叶子、土壤、油井、下水道污物、动物排泄物等环境中。甲烷八球菌基因组中含有大量表面蛋白基因, 可以形成具有保护作用的英膜它是古细菌中唯一可多细胞结构的物种,因此提供了一个良好的用于研究多细胞形成机制的模型。在不同的生长段和不同的环境条件下甲烷八叠球菌处于不同的细胞形态。在胁迫环境下, 多细胞结构形成提高适应

14、环境能力起到关键作用。产甲烷菌和其它物种一样具有信号转导的二元调控系统一, 飞 ,但它及其它古细菌的二元调控系统与已经研究清楚的细菌的二元调控系统有很大不同。细菌的二元系统由组氨酸激酶和响应调控蛋白印、。按的比例组成, 而且响应调控蛋白一般具有一个效应域, 。在产甲烷菌及其它古细菌基因组中的响应调控蛋白一般含有响应调控域, 而不具备和细菌类同的效应域。这暗示产甲烷菌可能存在一种新的信号转导机制。尽管还未观察到任何甲烷八叠球菌的运动性, 但在其基因组中发现了一个完整的鞭毛基因簇和两个完整的趋化性基因簇, 这些基因簇的存在也暗示了产甲烷菌可能会通过运动和趋化性适应环境.二极端嗜盐菌1. 基础研究

15、（p7）嗜盐菌嗜盐古细菌分为一科(嗜盐菌科)六属:嗜盐杆菌属、嗜盐小盒菌属、嗜盐富饶菌属、嗜盐球菌属、嗜盐嗜碱杆菌属、嗜盐嗜碱球菌属。一般生活在10%30%的盐液中。嗜盐菌中，有人还发现了一种呈四方形的古细菌。我们日常生活中经常食用盐腌的食品也是是它理想栖居之地。海鱼、海蛰、海蟹、海贝等海产品，以及不太咸的咸菜、咸蛋、腌鱼、腌肉之类一旦沾上嗜盐菌就会大量繁殖，速度十分惊人。实验表明，该菌最喜欢含盐量2%4%的环境，在5%6%的高盐浓度或营养丰富的低盐浓度都会孽生。尤其是温度适宜的夏季，10个嗜盐菌在34小时后就会育出数百万个后代。这是一个可怕的天文数字，但人的肉眼和其他感觉器官难以察觉。 2.

16、 理化性质(p8.9.10) 极端嗜盐菌a. 酶的盐适应特性嗜盐酶只有在高盐浓度下才具有活性，盐去除后，嗜盐酶失活，嗜盐酶在低盐浓度下(1.0mol/L的NaCl和KCl条件下)大多数变性失活，将盐再缓慢加回，发现可恢复酶活性。根据嗜盐酶与盐的依存关系可分为三类:第1类为不加盐时，酶活性最高，加盐就受抑制。在这类嗜盐菌中可能存在某种保护机制，高浓度的K+可作为保护因子对盐抑制而起着作用。第2类为不加盐时有一定活性，加盐时酶活力进一步增强，最适盐浓度低于细胞内离子浓度，过高浓度的盐会使酶活性受抑制，第3类酶为不加盐时几乎不显示活性，由于盐的作用使酶强烈的活性化。 b. 质膜/色素/质子泵作用嗜盐

17、菌具有异常的膜。嗜盐菌细胞膜外有一个亚基呈六角形排列的S单层，这个所谓的S单层由磺化的糖蛋白组成，由于磺酸基团的存在使S层呈负电性，因此使组成亚基的糖蛋白得到屏蔽，在高盐环境中保持稳定。 限制通气，即低氧压或厌氧情况下光照培养，极端嗜盐菌产生红紫色菌体，这种菌体的细胞膜上，有紫膜膜片组织，约占全膜的50%，由25%的脂类和75%的蛋白质组成。现已发现四种不同功能的特殊的色素蛋白视黄醛蛋白，即细胞视紫红质(bR)、氯视紫红质(hR)、感光视紫红质I(SRI)及感光视紫红II(SRII)，对盐生盐杆菌的bR研究最透彻，由三个bR分子构成的三聚体可在细胞膜上形成一个刚性的二维六边形的稳定特征结构，即

18、紫膜。紫膜中含有的菌视紫素或称视紫红质，是由菌视蛋白与类胡萝卜素类的色素以11结合组成的。嗜盐菌的菌视紫素可强烈吸收570nm处的绿色光谱区，菌视紫素的视觉色基(发色团)通常以一种全反式结构存在于膜内侧，它可被激发并随着光吸收暂时转换成顺式状态，这种转型作用的结果使H+质子经转移到膜的外面，随着菌视紫素分子的松弛和黑暗时吸收细胞质中的质子，顺式状态又转换成更为稳定的全反式异构体，再次的光吸收又被激发，转移H+，如此循环，形成质膜上的H+质子梯度差，即质子泵（H+泵），产生电化势，菌体利用这种电化势在ATP酶的催化下，进行ATP的合成，为菌体贮备生命活动所需要的能量。 c. 嗜盐细胞排盐作用嗜盐

19、菌的生长虽然需要高钠的环境，细胞内的Na+ 浓度并不高，因为它们由光介导的H+质子泵具有Na+ /K+反向转运功能，即具有吸收和浓缩K+和向胞外排放Na+ 的能力。嗜盐菌是采用细胞内积累高浓度K+来对抗胞外的高渗环境。嗜盐甲烷菌是在胞内积累大量的小分子极性物质如甘油、单糖、氨基酸及它们的衍生物，这些小分子极性物质在嗜盐、耐盐菌的胞内构成渗透调节物质，帮助细胞从高盐环境中获取水分，而且这些物质在细胞内能够被迅速地合成和降解，这对环境的改变有较强的适应能力。d. 细胞内溶质浓度的调节因为水往往是从高溶质浓度的地方流向较低溶质浓度的地方，所以悬浮在高盐溶液中的细胞将失去水分，并成为脱水细胞，除非它的

20、细胞质内含有比其环境更高的盐(或一些其它溶质)。嗜盐微生物由于产生大量的内溶质或保留从外部取得的溶质而得以在高盐环境中生存。氨基酸在嗜盐细胞内溶质浓度调节中起着重要作用。随培养基食盐的增加，氨基酸浓度有规律的增加，其中主要是谷氨酸和脯氨酸，及甘氨酸，它们具有渗透保护作用，是溶质浓度调节的重要因子。研究表明，革兰氏阴性菌在高盐条件下，主要积累谷氨酸，以抵抗外界的高渗透压，同时积累K+以中和谷氨酸所带的负电荷；革兰氏阳性菌则主要积累脯氨酸和-氨基丁酸，K+变化不明显。嗜盐菌的细胞质蛋白特异地含有许多低分子量的亲水性氨基，这样，在高离子浓度的胞内环境中，细胞质可呈现溶液状态，而疏水性氨基酸过多则会趋

21、向成簇，从而使细胞质失去活性。如嗜盐真核生物、嗜盐真细菌和嗜盐甲烷菌在胞内积累大量的小分子极性物质，如甘油、单糖、氨基酸及它们的衍生物，它们在胞内能够被迅速地合成和降解构成渗透调节物质，帮助细胞从高盐环境中获取水分。 e. 特殊产能系统它们可通过两条途径获取能量，一条是有氧存在下的氧化磷酸化途径，另一条是有光存在下的某种光合磷酸化途径。实验发现，在波长为550600nm:的光照下.其ATP合成速率最高，而这一波长范围恰与细菌视紫红质的吸收光谱相一致。（p11.12.13）嗜盐菌3. 培养方法嗜盐菌要在高盐环境下生存， Na+ 对维持细胞膜、细胞壁构造和功能有特别重要的作用。Na+ 与细胞膜成分

22、发生特异作用而增强了膜的机械强度，有利于维持细胞膜的构造，对阻止嗜盐菌的溶菌起着重要作用。在细胞膜的功能方面，嗜盐菌中氨基酸和糖的能动运输系统内必需有Na+ 存在，而且Na+ 作为产能的呼吸反应中一个必需因子起着作用。实验证明，对于氨基酸的吸收是间接地通过光来驱动，一种氨基酸- Na+ 泵运输系统用于运载氨基酸。Na+ 被束缚在嗜盐菌细胞壁的外表面，起着维持细胞完整性的重要作用。嗜盐杆菌的细胞壁以糖蛋白替代传统的肽聚糖，这种糖蛋白含有高量酸性的氨基酸(如天门冬氨酸和谷氨酸)，形成负电荷区域，吸引带正电荷的Na+ ，维持细胞壁稳定性，防止细胞被裂解。“过量”的酸性氨基酸残基在蛋白表面形成负电屏蔽

23、，促进蛋白在高盐环境中的稳定。 4. 前沿科技研究 7 嗜盐菌素的发现最早的嗜盐菌素是由M&NA;+*FO3%>FA> 及其同事于56$" 年发现的。他们筛选了!# 株极端嗜盐古菌（包括46 株杆菌和5 株球菌）并研究了它们相互之间的抑制作用，发现有7 株可以产生抑菌物质，其中8株可以抑制大多数（56 P 48）菌株，而其它" 株则只抑制少数（5 P 4 个）菌株4。&AAFQ>=D> 等于566! 年筛查了C$ 株极端嗜盐杆菌之间的相互作用，发现有C7 株极端嗜盐杆菌可以产生嗜盐菌素，而且它们的抑菌谱互不相同，不同的抑菌谱可能代表不

24、同的嗜盐菌素。由此，他们得出结论：“产生嗜盐菌素是极端嗜盐古菌杆菌的一个普遍特征”!。我们也于最近筛查了"" 株不同来源的极端嗜盐古菌相互之间的抑制作用，发现有"5 株极端嗜盐古菌可以产生嗜盐菌素，其中C 株（分属于四个属：:4.(-4+$,%&6，:4.(+(+&#，;4$,%"64 和;4$,("(,&-,&6）抑菌谱较广，可以抑制大多数菌株（5# P 57 株）。而且，在这"" 株古菌中，有! 株极端嗜盐嗜碱古菌均可产生嗜盐菌素，有两株（分别是;4$,("(-4+$,%&

25、;6 /,/(,0% 和;4$,("(,&-,&6 $%-$"# R)44）抑菌谱较广。另外，发现了嗜盐菌素对非嗜盐菌的抑制作用，由:4.(-4+$,%&6 ST8 产生的嗜盐菌素对蜡状芽孢杆菌（ 84<+%.&# +,&#）也有一定的抑制作用（厉云、向华等未发表资料）。目前，已发现有上百株极端嗜盐古菌可以产生嗜盐菌素。其中，研究比较深入的嗜盐菌素有四个：由!"#$%"&( )"*+,"&&-"+ !" 产生的嗜盐菌素#"，由!#$%&

26、quot;&( .+/$-0+ $%& () 产生的嗜盐菌素#*，由!#$/1,"&+2) +,-./0/ 产生的嗜盐菌素#%1 !/，以及最近报道的一个小分子量的嗜盐菌素23，它的产生菌是一个尚未精确分类的极端嗜盐杆菌4。其中，#"、#*、#%1 !/ 和23 的蛋白已被纯化4 5 3，#" 的基因3#!" 和23 的基因3#43 已被克隆和测序，并在6!.7 转录水平上进行了研究8，)。! 嗜盐菌素的产生及其分离纯化!"# 嗜盐菌素的产生嗜盐菌素#"、#*、#%1 !/ 和23 的活性都是在培养物从对数末期

27、向稳定期过渡的时候检测到的，并很快上升到最大值。不同的是，#"、#* 和23 的活性随即下降，并维持在一个比较低的水平上，而#%1 !/的活性一旦达到最大值，便可一直保持在这个水平4，8，)。由于嗜盐菌素产生的时期比较特殊，因此可用于作为稳定期基因表达调控的模型进行研究。!"! 嗜盐菌素的分离纯化及分子量测定嗜盐菌素为胞外蛋白，它直接分泌到胞外环境中，因此它的纯化相对较为容易。$9+9:;9< 和!=>?<:;9A>B%19<% 早在/)34 年就纯化了#" 的蛋白，2C2>D7-E 显示其分子量大约是&3FC*；#*

28、的分子量相对较大，#DGH 显示其分子量约为(&FC，而2C2>D7-E 的结果表明其分子量可能小于(/FC4，3。#%1 !/ 的情况稍微复杂一些，!?9+I 和2I;<6（/)38）的纯化结果表明，#%1 !/ 的分子量大约为*J&FC，但它通常与较大的“携带蛋白”（K%<<9< ,<=I9L+）一起出现。2M%L? 等（&000）的纯化结果与此相似，但认为#%1 !/ 的分子量应更小一些（约&J4FC）。首先，通过一系列的递减的分子量截留（L=6L%1 6=19K;1%< N9:MIK;I=OO，.$PH）过滤浓缩

29、极端嗜盐古菌!#$/1,"&+2) +,-./0/ 稳定期培养物的上清，发现经/00FC .$PH超滤后剩下的#%1 !/ 活性只占全部活性的8J*Q，这一点与!?9+I 和2I;<6（/)38）的结果是一致的。而大部分的活性成分（约3)J"Q）不能通过(0FC .$PH 滤膜。将(0FC 截留下来的活性部分通过一个R=!%?D*0$ 凝胶过滤柱，发现两个活性峰：一个活性峰在(0FC 左右，另一个较小的活性峰则小于&J4FC。(0FC左右的活性峰包含了上样液中约84Q的活性，将其收集并用切向流过滤（I%L:9LI%1 O1=N O1I<%I=L）

30、去盐后通过一反相#DGH 柱，用含0J/Q三氟乙酸的乙腈洗脱，发现只在&30S&/"L6 处有一活性峰。收集此活性峰处的样品并进行银染2C2>D7-E，发现一条小于&J4FC 的电泳带有活性，而较大的/"FC 的电泳带则没有活性。因此，2M%L? 等认为#%1 !/ 分子量小于&J4FC，但它在培养液中由于与一个或多个“携带蛋白”相结合，因而表观分子量达到约(0FC4。嗜盐菌素23 的纯化过程与#%1 !/ 类似，切向流过滤中，23 被(0FC 和/0FC .$PH 超滤膜截留效果相同。将(0FC 截留液通过一个R=!%? D(0$ 凝

31、胶层析柱，发现仅有&J4FC 附近的一个峰有活性，将活性峰通过反相#DGH 柱，发现其全部活性位于&30S&/"L6 的峰上。银染2C2>D7-E 表明，其分子量大约为(J43FC4，8。$ 嗜盐菌素的理化性质和可能的抑菌机制$"# 嗜盐菌素的理化性质嗜盐菌素大都比较稳定。除#" 外，#*，#%1 !/ 和23 都对热稳定，而且对去盐作用不敏感。如#* 可以在)0T处理/06L 而不失活，#%1 !/ 煮沸/M 仍保留40Q活性，而23 沸水浴/M 仍保持全部活性4。蛋白酶对嗜盐菌素的影响则不尽相同，如#* 对链霉蛋白酶敏感，对胰蛋白

32、酶不敏感；#%1 !/ 对非特异性蛋白酶如蛋白酶U、链霉蛋白酶D 和弹性蛋白酶敏感，对特异性蛋白酶如木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、嗜热菌蛋白酶不敏感；23 对蛋白酶U 敏感，对胰蛋白酶不敏感。另外，#%1 !/ 对某些有机溶剂如L>丙醇、乙腈S三氟乙酸和甲醇不敏感，23 对乙腈等有机溶剂也不敏感4 5 3。嗜盐菌素相对稳定，是与它的生态学意义相一致的，由于嗜盐菌素可以减少有相同营养及环境要求的种群间的竞争，因此，它的性质越稳定，对产生菌就越有利。另外，嗜盐菌素在去盐作用下而不失去活" 期励云等：极端嗜盐古菌蛋白类抗生素嗜盐菌素40(性，说明嗜盐菌素可能具有比较广泛的应用领域。!&quo

33、t;# 嗜盐菌素可能的抑菌机制尽管嗜盐菌素在极端嗜盐古菌中广泛存在，但嗜盐菌素的抑菌机理至今仍不十分清楚。目前比较清楚的只有!" 和!# 两种。将敏感菌株的细胞暴露于!" 中，发现$% 后菌体肿胀，成球形，&"% 后裂解或接近裂解，它的作用机制被认为是破坏靶细胞上的跨膜离子梯度(。!# 对细胞的形态影响与!" 相似，只是作用更快，所需活性单位更少。!# 的作用机制被证明是直接抑制)*+ ,!+ 的反向转运，这也是目前唯一一个被阐明作用机制的嗜盐菌素。由于嗜盐菌素广泛存在，而不同的嗜盐菌素通常其抑菌谱也不一样，说明可能存在大量不同的抑菌机制。因此研

34、究不同嗜盐菌素的抑菌机理，将是研究蛋白质与靶分子互作的重要领域。$ 嗜盐菌素基因!"#$" 和!"#%- 的基因结构及其克隆表达$"% 嗜盐菌素&$ 编码基因!"#$同某些细菌素基因一样，已克隆的嗜盐菌素基因如!"#$" 和!"#%- 均为质粒编码。$. &()*+",)/" 有三个大的质粒，其大小分别为"0(12、3&(12 和3(12，用钳压均匀电场电泳（4!56）分离三个质粒，对已纯化的!" 蛋白进行末端测序，以此设计简并引物，进行74/ 扩增，

35、将扩增出的较长的片段作为探针做89:;%<=> 杂交，克隆了!"#$" 的基因，并发现!"#$" 基因位于3&(12 的质粒上0。!"#$" 的开放阅读框为(-(2?，编码3$0 个氨基酸的肽链，具有典型的嗜盐古菌启动子。其转录的起始位点离$起始密码子（ABC）只有" 个碱基，因此!"#$" 基因同许多古菌基因一样，其转录子没有前导序列。转录的终止子是一对 个碱基的回文重复序列，中间间隔着# 个碱基。!" 蛋白有一个"# 氨基酸的信号肽，它在分泌的时候从前蛋白上切下

36、。这一特征不同于常见的细菌素，大部分大肠菌素和其它绝大多数的细菌素都是利用裂解蛋白进行分泌，某些大肠菌素也存在前导肽，但它们的分泌方式十分独特，因此通常不把他们看作典型的信号肽序列。!" 的另一个特征是在肽链的中部有一段3& 个氨基酸的疏水区域，它可能与!" 的作用方式有关$，0。4%<:>D 等还研究了!"#$" 基因表达与嗜盐菌素活性之间的关系。首先是在从对数期向稳定期过渡的时候检测到了!" 的活性，接着，!" 活性快速上升并检测到!"#$" 基因的转录水平明显升高。但!"活性与!"#$" 转录水平有两点不一致：一是在对数生长中期，!"#$" 的转录已清晰可见，却检