活性污泥微生物胞外多聚物生物合成途径与菌胶团形成的调控机制

活性污泥法是借助活性污泥微生物菌胶团形成来实现泥水重力分离和部分污泥回用,辅以曝气供氧,在曝气池中高密度的微生物细胞可将溶解性有机污染物迅速降解、转化后为己所用,外排的剩余污泥带走大量有机质和氮磷,水质得以净化。活性污泥微生物所合成的胶质状胞外多聚物(Extracellular polymeric substances,EPS)是污泥菌胶团形成必不可少的"黏合剂",吸水性极高,这也造成剩余污泥难以处置和利用。我们初步总结了活性污泥微生物宏基因组研究概况,利用分子遗传学和基因组学手段,对活性污泥优势种动胶菌(Zoogloea)和其他菌胶团形成菌的EPS生物合成途径和菌胶团形成与调控机制加以研究,鉴定出一个约40 kb的胞外多糖生物合成大型基因簇和一个由7个基因组成的小型基因簇,该基因簇中除胞外多糖合成相关基因外,还编码组氨酸激酶Prs K和反应调节蛋白Prs R双组分系统,可激活RpoNσ因子共同调控一类称之为PEP-CTERM的新型胞外蛋白质的表达,参与菌胶团的形成。PEP-CTERM富含天冬酰胺(缩写为Asn或者N)残基,可能与胞外多糖通过N-连锁的糖基化形成复合物,包裹微生物细胞群体来介导菌胶团的形成。类似的PEP-CTERM基因和胞外多糖合成基因簇在许多重要的活性污泥细菌如聚磷菌和全程氨氧化菌中存在,说明这些细菌也是菌胶团形成菌,可通过污泥沉淀和回用在活性污泥中得以富集。这些研究结果可供活性污泥膨胀控制、污泥减量和剩余污泥资源和能源回收利用参考。     

植物乳杆菌C88胞外多糖生物合成基因的克隆及序列比对

乳酸菌胞外多糖能显著改善发酵乳制品及食品的流变学和质构特性.为进一步了解乳酸菌胞外多糖的生物合成途径及调控机制,本研究对参与植物乳杆菌C88胞外多糖生物合成基因簇的部分序列进行了克隆和鉴定.根据GenBank中已报道植物乳杆菌基因序列的保守区域设计特异性引物,扩增出植物乳杆菌C88生物合成蛋白基因(cps4A)序列,并通过染色体步移方法克隆了植物乳杆菌C88 参与胞外多糖合成基因簇的部分序列(4.9 kb).利用生物信息学方法预测基因簇中6个阅读框的结构和功能,结果表明该序列与已报道的乳酸杆菌胞外多糖生物合成基因具有高度的同源性(>96%);对各阅读框功能预测分析发现,这6个基因主要编码参与胞外多糖合成中的多糖合成蛋白、糖链长度检测蛋白、UDP-葡萄糖-4-异构酶和糖基转移酶.本研究将为利用基因工程方法调控多糖的合成和产量提供理论依据.     

细菌胞外多糖的生物合成

细菌胞外多糖是指细菌在生长发育过程中合成并分泌到细胞外的多糖物质。P.A.Sandford报道有多种细菌产生胞外多糖,其中有些种类如黄原胶(xanthan gum)、右旋糖苷(dextran)、凝乳糖(curdlan)和印度固氮菌多糖等,经微生物发酵工程已实现工业化生     

病原菌多糖基因簇在大肠杆菌中的克隆

目的:构建稳定的外源病原菌多糖基因簇克隆载体,为在糖基工程大肠杆菌中利用外源性多糖O-糖基化修饰靶标蛋白奠定基础。方法:PCR扩增大肠杆菌O157、甲型副伤寒沙门菌CMCC50973和铜绿假单胞杆菌CMCC10110的O-多糖合成基因簇,将多糖基因簇与细菌人工染色体p CC1BAC连接后,分别转化O-多糖合成缺陷的大肠杆菌W3110,并用相应多糖抗血清ELISA检测重组大肠杆菌是否利用外源O-多糖生成脂多糖(LPS),从而验证外源多糖基因簇克隆载体在大肠杆菌内是否能够生成相应的O-多糖;在此基础上,将构建的3种外源多糖基因簇克隆载体分别转化表达O-寡糖转移酶和蛋白底物菌毛蛋白Pil E的糖基工程大肠杆菌,用相应的抗血清进行Western印迹检测,以验证克隆的O-多糖能否修饰蛋白底物Pil E。结果:与阴性对照菌相比,带有大肠杆菌O157的O-多糖合成基因簇克隆载体和带有甲型副伤寒沙门菌CMCC50973的O-多糖合成基因簇克隆载体的重组菌ELISA呈阳性,提示大肠杆菌O157和甲型副伤寒沙门菌CMCC50973的O-多糖合成基因簇在大肠杆菌中被利用生成了相应的LPS;而带有铜绿假单胞杆菌CMCC10110的O-多糖合成基因簇克隆载体的重组菌W3110/BAC-10110则ELISA呈阴性。West-ern印迹结果显示,只有带有O157型大肠杆菌O-多糖合成基因簇克隆载体的糖基工程大肠杆菌CLM24/p MMB66EH-pil E-his/p ETtac28-pgl L/BAC-O157在相对分子质量40×103~58×103处出现了特异条带,表明菌毛蛋白Pil E被大肠杆菌O157型O-多糖O-糖基化修饰。结论:建立了大肠杆菌O157、甲型副伤寒沙门菌CMCC50973的O-多糖合成基因簇大片段的克隆载体,克隆的O157型O-多糖合成基因簇可实现O157型多糖对菌毛蛋白Pil E的修饰,从而为在大肠杆菌中建立稳定的利用外源病原菌多糖修饰靶标蛋白的糖基工程大肠杆菌提供了技术基础。     

细菌多糖的生物合成机制

近些年来,细菌多糖因其重要的医学价值和工业用途引起了人们的广泛关注。随着细菌基因组的不断测序,众多与细菌多糖合成相关的基因簇被发现。不同多糖合成基因簇的比对分析结果表明,尽管自然界中多糖的结构复杂多变,但是它们的合成机制却是相对单一的。本文就当前国际国内不同细菌多糖的合成机制,以及多糖合成途径中相关糖基转移酶和聚合酶的研究进展进行了论述。     

马奶酒样乳杆菌ZW3中WANG_1291基因的表达

【目的】马奶酒样乳杆菌ZW3含有一段长度为14.4 kb的胞外多糖合成基因簇,包含17个与胞外多糖合成相关的基因(WANG_1283?WANG_1299),主要分析17个基因在马奶酒样乳杆菌ZW3生长过程中不同时间段的表达量,探究其中一个表达量发生变化的基因对乳酸菌产胞外多糖的影响。【方法】通过半定量RT-PCR实验,对基因簇上各基因的表达量进行分析;通过构建含有表达量变化基因的重组乳酸乳球菌,比较重组菌与野生菌的产胞外多糖差异。【结果】经分析,WANG_1284、WANG_1286、WANG_1287、WANG_1288、WANG_1290、WANG_1291、WANG_1292、WANG_1294、WANG_1296、WANG_1297、WANG_1298、WANG_1299这12个基因在菌体生长的50 h和60 h (产糖量上升阶段)表达量最高,推测这些基因在多糖聚合过程中起作用。从这12个基因中选出一个表达量发生明显变化的基因WANG_1291做进一步研究。将WANG_1291插入乳酸菌表达载体pMG36e中,构建了重组表达载体pMG36e-1291。将构建的重组表达载体转化到乳酸乳球菌WH-C1中,得到重组菌株。测定重组菌与野生菌生长特性,发现重组菌与野生菌之间的生长速度存在一定差异。然后利用苯酚-硫酸法测得重组乳酸乳球菌的胞外多糖产量是野生菌的2.1倍,胞外多糖产量有了明显的提高。【结论】确定WANG_1291基因是调控马奶酒样乳杆菌ZW3产胞外多糖的关键基因之一。     

双歧杆菌胞外多糖研究进展

双歧杆菌是一种众所周知、使用范围很广的商用益生菌,其生长繁殖贯穿人的整个生命过程。有研究表明双歧杆菌具有益生功能的主要分子机制依赖于双歧杆菌自身分泌的胞外多糖。尽管一些细菌胞外多糖已经商业化用于食品和医药保健品等领域,如黄原胶、透明质酸和右旋糖苷等,但双歧杆菌等常用益生菌的胞外多糖还鲜见有商业化应用的报道。本文综述了双歧杆菌胞外多糖的合成分子机制、单糖组成及其理化性质,分析了双歧杆菌胞外多糖对肠道菌群的调节作用,阐述了双歧杆菌胞外多糖在抗氧化、改善和提高宿主免疫、抗过敏、抗肿瘤以及降低胆固醇等方面所体现出的益生功能。同时也对双歧杆菌胞外多糖分子机制研究和产业化开发方面存在的一些问题进行了讨论。     

细菌胞外多糖的特性及应用研究

不论是在自然或病理条件下,多数细菌均被胞外多糖所包被,胞外多糖对细菌的粘附及在竞争环境中的存活和生长都具有重要作用。近年来细菌胞外多糖以其独特的生物学活性和广阔的应用前景而备受人们关注。系统介绍了细菌胞外多糖的结构性质、特性及生理功能,重点阐述了几种多糖的应用现状,并对今后细菌胞外多糖在工业上的发展趋势进行了展望,为深入开发利用多糖功能菌资源,进一步扩展其在工业领域上的应用奠定理论基础。     

假单胞菌生物被膜核心胞外多糖生物合成系统研究进展

胞外多糖是假单胞菌生物被膜的重要组成部分,能增强菌体对外界环境、抗菌剂和宿主防御的耐受性.假单胞菌能产生3种与生物被膜形成密切相关的核心胞外多糖:褐藻胶、Psl和Pel,它们在细菌细胞中的合成和转运分别依赖对应的褐藻胶、Psl和Pel生物合成系统.因此,本综述系统全面地总结了假单胞菌3种胞外多糖生物合成系统结构生物学的...     

结瘤素及其基因表达

一、前言: 根瘤菌与豆科植物相互作用产生固氮根瘤要经过一系列复杂的过程,这些过程中涉及到许多植物及根瘤菌基因的表达。在根瘤菌方面,除有编码固氮酶的基因以及参与其表达调节的nif、fix基因外,还需要有参与结瘤过程的nod基因及参与细菌胞外。多糖合成的exo基因,这些基因的任何一个发生变异都会影响共生固氮过程。