异化金属还原细菌胞外电子转移能力的荧光探针表征

项目名称： 异化金属还原细菌胞外电子转移能力的荧光探针表征

项目编号： No.21477120

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 化学工业

项目作者： 俞汉青

作者单位： 中国科学技术大学

项目金额： 88万元

中文摘要： 异化金属还原细菌(DMRB)能够将胞内代谢产生的电子传递通过特殊的电子传递链给胞外的电子受体，在多种元素的地球化学循环、环境修复、废水处理和能量转化等过程中都发挥重要作用。通过分离DMRB并对其胞外电子转移能力进行定性表征和定量检测，将有助于我们更好的了解和利用这类微生物，因此具有重要的研究意义。本项目拟建立一套荧光探针法，通过特殊荧光探针分子荧光特性的变化来反映电子的转移情况，从而实现环境中DMRB胞外电子传递能力的定性表征和定量检测。与传统方法相比，该方法具有快速灵敏、原位无损和操作简单等优点。此外，拟结合理论计算，从分子水平上进一步验证和解析DMRB胞外电子转移能力定性表征和定量测定的机理，并将此方法与微生物胞外电子传递呼吸链相关的分子生物学研究平台相结合，探索DMRB丰富的外膜蛋白在胞外电子传递中的作用，为环境中DMRB的基础研究和环境应用提供可靠的理论依据和实用的技术指导。

中文关键词： 异化金属还原细菌；胞外电子传递；荧光探针；理论计算；分子生物学

英文摘要： Dissimilatory metal-reducing bacteria (DMRB) can transfer the electrons generated from substrate metabolism, through unique extracellular electron transfer (EET) chains, to various external electron acceptors. Therefore, they play important roles in geochemical cycles of multiple elements as well as in environmental remediation, wastewater treatment and energy conversion processes. Isolating DMRB and characterize their EET ability is thus essential for us to better understand and utilize these bacteria. In this project, we are planning to develop a novel fluorescent spectrometric method for both qualitative characterization and quantitative determination of the EET ability of DMRB. This method shall use some special fluorescent probe as electron acceptors, whose fluorescent properties will change upon accepting electrons from DMRB. Compared with conventional methods, this approach shall be more rapid, sensitive, simple and enables in-situ detection. Moreover, theoretical calculation shall also be adopted to further validate and elucidate the mechanism of such a fluorescent-probing method from a molecular level. The method developed in this project shall be used as a useful tool in molecular biology platform for EET chain study, and provide theoretical basis and technological guidance for both fundamental study and application of DMRB.

英文关键词： Dissimilatory metal-reducing bacteria;extracellular electron transfer;fluorescent spectrometric probe;theoretical simulation;molecular biology