本文關(guān)鍵詞：長雙歧桿菌BBMN68腸道環(huán)境適應(yīng)的比較基因組學(xué)研究

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【摘要】：雙歧桿菌是人體腸道微生態(tài)系統(tǒng)的重要菌群,其豐度與人體健康密切相關(guān)。腸道環(huán)境因素,包括碳源、離子等是影響雙歧桿菌豐度的主要原因,比較基因組學(xué)是解析復(fù)雜腸道微生物環(huán)境適應(yīng)機(jī)制的有效手段。本研究通過比較基因組分析了長雙歧桿菌BBMN68對腸道環(huán)境適應(yīng)的遺傳基礎(chǔ),通過基因組及蛋白質(zhì)組學(xué)對菌株碳源利用基因及功能進(jìn)行了驗(yàn)證,通過糖苷水解酶分析了菌株碳源利用能力對豐度的影響作用。該研究提出了雙歧桿菌腸道環(huán)境適應(yīng)的新機(jī)制,為雙歧桿菌的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。 為了分析雙歧桿菌碳源利用能力對其豐度的影響,論文構(gòu)建了模擬腸道菌群和雙歧菌群宏基因組,比較宏基因組內(nèi)不同菌群及雙歧菌群糖苷水解酶家族組成及底物。研究發(fā)現(xiàn)：雙歧桿菌基因組中糖苷水解酶的數(shù)量僅低于擬桿菌,而高于硬壁菌門、放線菌門和變形菌門細(xì)菌；但是胞外糖苷水解酶數(shù)量最低。雙歧桿菌以淀粉為底物的糖苷水解酶數(shù)量及在基因組中的比例高于其他菌群；其他菌群有不同優(yōu)勢底物,擬桿菌為植物細(xì)胞壁多糖和動(dòng)物多糖,硬壁菌門為植物細(xì)胞壁多糖,變形菌門為肽聚糖。研究表明腸道不同菌群對多糖有不同的偏好性,雙歧桿菌在腸道中傾向于利用寡糖或者單糖,在多糖中淀粉是雙歧桿菌在腸道中的優(yōu)勢底物,淀粉類多糖在腸道中的含量是雙歧桿菌豐度的主要限制因素。 為了解析BBMN68特有的碳源利用特點(diǎn),論文分析了菌株的糖苷水解酶及碳水化合物轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng),并通過體外實(shí)驗(yàn)、蛋白質(zhì)組學(xué)及]RT-PCR進(jìn)行了驗(yàn)證。研究發(fā)現(xiàn)：BBMN68具有最多的以植物細(xì)胞壁多糖或者淀粉類多糖為底物的糖苷水解酶基因；其中細(xì)胞壁多糖利用的糖苷水解酶數(shù)量高于其他雙歧桿菌,但是低于以擬桿菌為主的其他腸道細(xì)菌；BBMN68具有淀粉類多糖—麥芽糊精代謝的完整途徑,缺乏植物細(xì)胞壁多糖為底物的完全代謝途徑,不能直接利用腸道中常見的細(xì)胞壁多糖,可以利用腸道中存在的麥芽糊精；并通過2D-PAGE證明預(yù)測的多糖利用基因在麥芽糊精為唯一碳源的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)表達(dá)。 為了解析BBMN68對腸道環(huán)境特有的適應(yīng)機(jī)制,論文利用全基因范圍的比較基因組手段,獲得了BBMN68的特有基因,并通過生物信息學(xué)分析構(gòu)建了腸道適應(yīng)途徑。結(jié)果顯示：BBMN68特有功能基因主要為碳源代謝基因(COGG),同時(shí)包括細(xì)胞結(jié)構(gòu)基因(COGM)、及基因重組與修復(fù)基因(COGL); BBMN68的特有適應(yīng)途徑包括：利用胞外糖苷水解酶降解多糖、利用胞外多糖參與免疫保護(hù)及粘附、利用CRISPR避免外源核酸入侵、利用KDP鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)在鉀離子限制條件下獲得鉀離子、利用TAT蛋白外排系統(tǒng)調(diào)節(jié)生物膜的形成。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q78;R378.2

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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本文編號：1136890