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氧化应激(oxidative stress)是由活性氧类(reactive oxygen species,ROS)引起。ROS是生物体通过氧化代谢或由一些专一性酶类产生的一类化学活性极强的小分子物质,包括超氧化物阴离子(O2-)、过氧化氢(H2O2)和羟基自由基(·OH)。以往关于微生物氧化应激的研究,主要关注抗氧化体系如OxyR和SoxRS转录表达调控的应激机制。但是对于微生物中过氧化物酶EfeB在氧化应激中的调控机制,尚未被阐明。本研究以大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)为研究对象,以EfeB为调控目标,通过efeB的过表达与缺失,探究外源添加H2O2和ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)对胞内氧化应激的影响以及EfeB在其中发挥的作用。主要研究内容与结果如下:(1)氧化应激条件的确立及ROS测定方法的改进。通过外源添加不同浓度的H2O2或ε-PL测得出发菌株的生长曲线,最终确定外源添加终浓度为4 mmol·L-1的H2O2及55μg·mL-1的ε-PL为氧化应激条件,在这种条件下产生的氧化应激效应会使大肠杆菌产生显著的生长抑制,但是不会引起细胞的死亡,便于后续研究。对出发菌株采用激光共聚焦显微镜定性检测胞内ROS,确定大肠杆菌的最佳染色条件,在此基础上使用流式细胞仪进行胞内ROS定量检测,提高了数据的准确性。(2)efeB对大肠杆菌氧化应激的调控。通过构建efeB过表达菌株、efeB缺失菌株及efeB回补菌株,发现efeB过表达对菌体的生长有促进作用,胞内的MDA含量相比出发菌株(223.79 mmol·mg-1蛋白)下降了5.66倍,胞内ROS是出发菌株的1.36倍,同时过氧化氢酶基因katE下调了8.08倍,另外efeB相关基因efeU、efeO及抗氧化体系中其它关键基因sodA、oxyR、recA分别上调3.88倍、1.33倍、2.48倍、1.95倍和1.49倍,过表达菌株在H2O2刺激条件下,katE进一步下调了19.27倍,recA也进一步上调了8.09倍。在H2O2刺激下,efeB缺失菌株生长低于另外两株菌,另外胞内MDA的含量是出发菌株的1.15倍,胞内ROS是出发菌株的0.5倍。(3)efeB在ε-PL刺激下对大肠杆菌氧化应激的调控。采用终浓度为55μg·mL-1的ε-PL刺激出发菌株、efeB过表达菌株及efeB缺失菌株三株菌,发现efeB过表达菌株生长状况依旧强于另外两株菌,结合三株菌的胞内MDA含量及ROS水平,表明efeB的过表达在菌体受到氧化应激压力下对生长发挥促进作用,能够降低胞内的氧化损伤。相比较H2O2处理,用终浓度为55μg·mL-1的ε-PL处理的出发菌株,胞内MDA含量升高了70%,efeB缺失菌株的MDA升高了78%,efeB过表达菌株的MDA含量是H2O2处理的4.46倍,说明ε-PL的添加会进一步增强细胞膜脂质过氧化水平,使胞内氧化损伤进一步加剧,从而促进细胞衰亡。