【背景】枯草芽孢桿菌體內(nèi)含有一種可響應(yīng)胞內(nèi)氧化還原水平的因子,稱之為氧化還原感應(yīng)全局調(diào)控因子Rex （由基因ydiH編碼）。Rex可通過感知輔酶NADH/NAD+水平的變化來調(diào)節(jié)胞內(nèi)氧化還原平衡�！灸康摹垦芯縍ex對枯草芽孢桿菌乙偶姻合成和輔因子代謝的相關(guān)性�！痉椒ā坷帽容^轉(zhuǎn)錄組挖掘乙偶姻和2,3-丁二醇可逆轉(zhuǎn)化過程中顯著差異的基因,并通過Cre/lox基因敲除技術(shù)敲除ydiH、acuA （乙酰AcsA）和acoC （二氫脂酰胺乙酰轉(zhuǎn)移酶）。隨后,利用實時熒光定量PCR （RT-qPCR）技術(shù)分析敲除菌株中乙偶姻相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平�！窘Y(jié)果】通過發(fā)酵實驗發(fā)現(xiàn),敲除ydiH會在一定程度上抑制菌體的生長速率,但發(fā)酵前期乙偶姻單位細胞產(chǎn)量和底物轉(zhuǎn)化率都得到了顯著提高;敲除acuA和acoC后,對乙偶姻合成、菌體生長和糖耗速率均影響不大;敲除ydiH后,與乙偶姻合成相關(guān)基因alsR （alsSD的正轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子）、alsS （α-乙酰乳酸合成酶）、alsD （α-乙酰乳酸脫羧酶）和bdhA （2,3-丁二醇脫氫酶）的轉(zhuǎn)錄水平顯著上調(diào)�！窘Y(jié)論】枯草芽孢桿菌氧化還原感應(yīng)全局調(diào)控因子Rex通過抑制與... 

【文章來源】：微生物學(xué)通報. 2020,47(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

枯草芽孢桿菌中乙偶姻的生物合成途徑

通過對轉(zhuǎn)錄組學(xué)測序結(jié)果進行分析發(fā)現(xiàn)，B.subtilis 168胞內(nèi)與乙偶姻合成以及輔酶NADH/NAD+和ADP/ATP合成相關(guān)的部分基因的轉(zhuǎn)錄水平在發(fā)酵前期和后期有比較明顯的變化，如圖2所示。發(fā)酵后期基因的轉(zhuǎn)錄水平和發(fā)酵前期相比，EMP途徑中的gapB和pyk發(fā)生了明顯的下調(diào)；TCA循環(huán)相關(guān)的基因中，mdh和pdhABCD發(fā)生了明顯的上調(diào)；乙偶姻合成相關(guān)的基因中，alsR發(fā)生了下調(diào)，alsS和alsD發(fā)生了顯著上調(diào)；乙偶姻降解相關(guān)的基因中，acuABC和acoABCL發(fā)生了明顯的下調(diào)，bdhA和acoR發(fā)生了輕微上調(diào)。除此之外，氧化還原感應(yīng)全局的調(diào)控因子編碼基因ydiH的轉(zhuǎn)錄水平發(fā)生了輕微下調(diào)現(xiàn)象。通過NCBI檢索發(fā)現(xiàn)，acuABC和acoABCLR分別為2個基因簇。研究表明其中的Acu A蛋白通過乙�；瘹埢鵏ys549控制枯草芽孢桿菌中乙酰輔酶A合成酶(Acs A)的活性[17]。然而acoC直接參與乙酰CoA的合成，與乙偶姻合成途徑競爭消耗丙酮酸，如圖1所示。結(jié)合以上的分析結(jié)果，我們決定深入研究ydiH、acuA和acoC這3個基因與乙偶姻合成之間的關(guān)聯(lián)性。2.2 ydi H、acu A和aco C敲除菌株的構(gòu)建

以往研究表明，Rex可通過NADH/NAD+比率的變化來感知胞內(nèi)的氧化還原水平，并能夠在不同比例NADH/NAD+條件下與DNA發(fā)生不同程度的結(jié)合，進而影響基因的表達[7]。因此，有必要研究敲除Rex編碼基因后枯草芽孢桿菌合成乙偶姻的變化水平。除此之外，本研究還分別探究了acu A和aco C基因的缺失對乙偶姻合成的影響。敲除菌株構(gòu)建成功后，搖瓶發(fā)酵96 h，發(fā)酵參數(shù)分析結(jié)果如圖4所示。ydi H敲除菌耗糖速度明顯降低，acu A和aco C敲除菌株的耗糖速率與原始菌株B.subtilis 168相比變化不大。發(fā)酵72 h,B.subtilis168、B.subtilis 168/Δacu A和B.subtilis 168/Δaco C菌株將發(fā)酵液中的葡萄糖完全耗盡，而B.subtilis168/Δydi H菌株發(fā)酵96 h才將葡萄糖完全耗盡。發(fā)酵前期，B.subtilis 168/Δydi H的菌體量增加緩慢，明顯低于原始菌株，而acu A和aco C敲除菌株的菌體量與原始菌株相比變化不是很明顯。由此可見，枯草芽孢桿菌中ydi H顯著影響著菌體生長，而acu A和aco C并不是枯草芽孢桿菌生長所必需的。發(fā)酵72 h后，B.subtilis 168、B.subtilis 168/Δacu A和B.subtilis 168/Δaco C的菌體量急劇下降，菌體衰亡明顯；而B.subtilis 168/Δydi H的菌體量下降緩慢，菌體衰亡不太明顯。3株敲除菌株與原始菌株相比，acu A和aco C的敲除對乙偶姻產(chǎn)量影響不明顯；ydi H的敲除在發(fā)酵前期對乙偶姻產(chǎn)量影響較大，在發(fā)酵后期無明顯優(yōu)勢�？偠灾�，ydi H的敲除雖影響了菌體的生長速率，但乙偶姻的產(chǎn)量高于另外3株菌。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]乙偶姻合成研究現(xiàn)狀及展望[J]. 張小舟,曾崇余,任曉乾.  江蘇化工. 2001(02)

碩士論文
[1]地衣芽胞桿菌budC基因的功能及高產(chǎn)乙偶姻菌株構(gòu)建[D]. 康艷方.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
[2]產(chǎn)乙偶姻枯草芽孢桿菌代謝工程改造的初步研究[D]. 王萌.天津大學(xué) 2012



本文編號：3059881