革兰氏阴性细菌脂多糖分子Kdo2-lipid A基团的结构修饰

在大多数革兰氏阴性细菌中,脂多糖分子的Kdo2-lipid A基团是构成其外膜外层的主要成分.一些细菌通过修饰其脂多糖分子的Kdo2-lipid A基团来适应新的生存环境.Kdo2-lipid A在细胞内膜内层合成,被连上核心糖并翻转到内膜外层,再连上O-抗原重复单元,形成脂多糖分子.Kdo2-lipid A可以通过TLR4受体激活先天性免疫系统,所以其结构修饰机制的研究有助于开发新的细菌疫苗和疫苗佐剂.     

酿酒酵母POS5基因过表达对L-异亮氨酸合成的促进作用

L-异亮氨酸是人体必需氨基酸之一,具有很大的商业价值。在谷氨酸棒杆菌中,合成一分子L-异亮氨酸需要消耗四分子NADPH。因此,提高胞内NADPH浓度是提高L-异亮氨酸产量的重要手段之一。在乳糖发酵短杆菌JHI3-156中过量表达酿酒酵母的NADH激酶编码基因POS5△MTS,发酵48 h表达菌株JHI3-156/pDXW-10-POS5△MTS的胞内NADP~+浓度增加了27μmol/L(17%),NADPH浓度增加了36μmol/L(96%);发酵72 h后L-异亮氨酸产量是(3.02±0.52)g/L,比对照菌(1.96±0.04)g/L提高了54%。本研究表明,过表达POS5△MTS基因能提高NADPH的供应,促进了L-异亮氨酸的生物合成。     

大肠杆菌细胞外膜渗透性与脂多糖结构的关系

细胞外膜是大肠杆菌的半透膜屏障, 其主要成分是脂多糖。选取并构造共9种具有不同脂多糖结构的大肠杆菌, 用于考察脂多糖结构对细胞外膜渗透性的影响。从9种菌株中提取出脂多糖和类脂A, 并且用薄层层析色谱和离子源质谱来鉴定其结构。用N-苯基-1-萘胺作为荧光探针来测定细胞外膜渗透性大小。野生型大肠杆菌表现出最小的渗透性, 因敲除或表达某些基因而导致脂多糖结构改变的突变株均表现出较高的渗透性。脂多糖上的磷酸基团、脂肪酸链和多糖链的改变都影响了大肠杆菌的渗透性, 其中多糖链长度的改变对渗透性影响最大, 其次是脂肪酸链的数目变化。实验结果表明渗透性和脂多糖的结构具有较强的相关性。     

细菌苏氨酸脱水酶受L-异亮氨酸反馈抑制的关键在于其调控结构域

苏氨酸脱水酶是细菌L-异亮氨酸合成途径中的关键酶,酶活力受终产物L-异亮氨酸的反馈抑制。苏氨酸脱水酶包含催化结构域及调控结构域,其中调控结构域所起的作用有待进一步研究。本文在大肠杆菌中分别克隆表达了四种不同的苏氨酸脱水酶:来自谷氨酸棒杆菌的苏氨酸脱水酶CgIlvA及其不合调控结构域的突变体CgIlvA~M和来自大肠杆菌的苏氨酸脱水酶EcIlvA及其不合调控结构域的突变体EcIlvA~M。通过蛋白纯化和酶活分析发现,CgIlvA~M和EcIlvA~M的酶活力比CgIlvA和EcIlvA的酶活力有所降低,但它们不再受L-异亮氨酸的反馈抑制,说明L-异亮氨酸对苏氨酸脱水酶的反馈抑制是通过其调控结构域来实现的。     

高产γ-氨基丁酸的谷氨酸棒杆菌工程菌的构建和发酵条件优化

为了实现γ-氨基丁酸(GABA)在微生物中"一步法"高效生产,本研究构建出一株高产GABA的谷氨酸棒杆茵工程菌ATCC 13032/pDXW10-gadB1-gadB2,可以直接将自身合成的L-谷氨酸转变成GABA,并对该工程茵的发酵培养基和发酵条件进行了初步优化。结果表明:培养7 h~8 h的种子液按发酵起始OD_(562)=1.6转接至发酵培养基(葡萄糖、玉米浆分别100 g/L、4 g/L),10 h添加PLP至O.1 mmol/L,发酵结束后胞外GABA可达(26.39±1.68)g/L。为工业化"一步法"生产GABA提供理论和实验基础。     

代谢工程改造谷氨酸棒状杆菌合成及分泌途径生产L-缬氨酸

谷氨酸棒状杆菌是目前微生物发酵生产L-缬氨酸的主要工业菌株。文中首先在谷氨酸棒状杆菌VWB-1中敲除了alaT (丙氨酸氨基转移酶),获得突变菌株VWB-2,作为出发菌株。进而对L-缬氨酸合成途径关键酶——乙酰羟酸合酶 (ilvBN) 的调节亚基进行定点突变 (ilvBN1M13),解除L-缬氨酸对该酶的反馈抑制。然后辅助过量表达L-缬氨酸合成途径关键基因ilvBN1M13、乙酰羟酸异构酶 (ilvC)、二羟酸脱水酶 (ilvD)、支链氨基酸氨基转移酶 (ilvE),加强通往L-缬氨酸的碳代谢流,提高菌株的L-缬氨酸水平。最后,基于过量表达L-缬氨酸转运蛋白编码基因brnFE及其调控蛋白编码基因lrp1,提高细胞的L-缬氨酸转运能力。最终获得工程菌株VWB-2/pEC-XK99E-ilvBN1M13CE-lrp1-brnFE在5 L发酵罐中的L-缬氨酸产量达到461.4 mmol/L,糖酸转化率达到0.312 g/g葡萄糖。     

谷氨酸棒杆菌NAD激酶的过表达对L-异亮氨酸合成的促进作用

NAD激酶催化辅酶Ⅰ[NAD(H)]发生磷酸化,转变成辅酶Ⅱ[NADP(H)],而还原态辅酶Ⅱ(NADPH)是L-异亮氨酸合成的必要辅因子。为了提高NADPH的供应,首先克隆了谷氨酸棒杆菌NAD激酶基因ppnK,并利用大肠杆菌-棒状杆菌诱导型穿梭表达载体pDXW-8和组成型穿梭表达载体pDXW-9在L-异亮氨酸合成菌——乳糖发酵短杆菌JHI3-156中进行表达。摇瓶发酵后,ppnK诱导表达菌JHI3-156/pDXW-8-ppnK的NAD激酶酶活(4.33±0.74 U/g)比pDXW-8空载菌提高了83.5%,辅酶Ⅱ与辅酶Ⅰ的比例提高了63.8%,L-异亮氨酸产量(3.86±0.12 g/L)提高了82.9%;ppnK组成表达菌JHI3-156/pDXW-9-ppnK的NAD激酶酶活(7.67±0.65 U/g)比pDXW-9空载菌提高了2.20倍,辅酶Ⅱ与辅酶Ⅰ的比例提高了1.34倍,NADPH含量提高了21.7%,L-异亮氨酸产量(2.99±0.18 g/L)提高了41.7%。这说明NAD激酶有助于辅酶Ⅱ的供应和L-异亮氨酸的生物合成,这对于其他氨基酸的生产也有一定的参考依据。     

细菌类脂A结构与功能研究进展

类脂A分布在革兰氏阴性细菌的外表层,它是脂多糖分子的疏水基团.脂多糖,俗名内毒素,可以引起致命的脓毒症、内毒素血症和多器官功能障碍综合症等疾病.近年来的研究发现:脂多糖分子中只有类脂A部分具有内毒素的活性.当细菌侵入人体后,其表面的类脂A可以刺激宿主细胞表面的Toll样受体-4,在细胞内引起一连串的反应,产生一系列的细胞因子.本文根据近年来内毒素领域的国际研究进展,系统综述了类脂A的结构特征、合成途径和致病机理,并在此基础上分析了内毒素在疫苗开发领域的应用前景.     

微生物基因组精简优化的研究进展

微生物基因组精简优化是构建合成生物学底盘细胞的重要策略.文中从基因组精简的整体设计出发,归纳了微生物的必需基因及其确定方法,重点介绍了各种微生物基因组精简策略,分析了多种基因组精简菌株的特点,充分展示了基因组精简优化在构建合成生物学底盘细胞中的重要作用.     

细菌类脂A的结构修饰及其应用前景

类脂A是革兰氏阴性细菌细胞外膜外侧脂多糖的主要组成成分,也是内毒素的活性成分,可以被宿主免疫细胞识别并引发疾病。类脂A的生物合成途径相对保守,但在转运到外膜外侧的过程中它的结构被修饰以适应不同的外界环境。类脂A的结构修饰在细菌体内受到严格调控,与细菌的毒性密切相关,却不影响细菌的生长繁殖。主要介绍近几年类脂A结构修饰方面的研究进展,在此基础上分析了类脂A结构修饰在病原菌防治、疫苗开发、工业发酵和食品安全等相关领域的应用前景。