细菌中2-甲基柠檬酸循环研究进展

2-甲基柠檬酸循环广泛分布于细菌中,参与丙酸或丙酰-CoA的分解代谢。我们一直致力于微生物代谢调控方面的研究,并以苏云金芽胞杆菌为研究对象在2-甲基柠檬酸循环的代谢调控及生理功能方面取得了新的进展。本文将从2-甲基柠檬酸循环关键酶基因的组成、关键酶基因的转录调控和该循环参与的生理功能3个方面介绍细菌中2-甲基柠檬酸循环的研究进展。同时,对该循环研究中存在的相关科学问题和未来的研究重点作简要评述,并对该循环关键酶作为药物靶标在病原菌感染防治方面的应用进行展望。     

分离自苏云金芽胞杆菌的首例细菌乌头酸异构酶TbrA的酶学性质研究

【目的】乌头酸异构酶(aconitate isomerase,AI)可介导具有多重生物学活性及应用潜力的小分子物质反式乌头酸(trans-aconiticacid,TAA)的合成。本文通过表征来自苏云金芽胞杆菌的生物体首条AI基因(tbrA)的产物——TbrA蛋白的催化性质,填补人们对于AI酶学特性的认识。【方法】我们利用大肠杆菌Rosetta菌株和Ni²⁺柱亲和纯化获得了His6-TbrA蛋白,并在体外通过HPLC检测了产物生成及对应酶活。【结果】TbrA蛋白的最适pH、温度与离子强度分别为8.0,37°C和25 mmol/L。TbrA在10°C时仍保留约60%的活性,展现了较好的耐低温特性。金属离子Mg²⁺、Ca²⁺与还原剂DTT可显著增强TbrA活性,而Fe²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺则强烈抑制TbrA活性。TbrA将顺式乌头酸(cis-aconitic acid,CAA)异构为TAA的正反应Km、Vmax、kcat、kcat/Km值分别为6.25mmol/L、1.39μmol/(L·s)、4.081/s、0.65L/(mmol·s),将TAA异构为CAA的逆反应的上述数值分别为71.50mmol/L、4.17μmol/(L·s)、12.25 1/s、0.17 L/(mmol·s)。【结论】AI酶蛋白TbrA可以在温和的理化条件下表现出最高活性,且更倾向于合成TAA。本研究定量描述了TbrA催化特性,为其今后应用于TAA工业生物合成奠定基础。     

土壤中可编码乌头酸异构酶的芽胞杆菌菌株筛选及鉴定

【目的】以芽胞杆菌(Bacillus)为筛选对象,分离土壤中可编码乌头酸异构酶(aconitate isomerase,AI)的革兰氏阳性(Gram positive,G+)菌株,以丰富对AI分布的科学认识,为其生物学功能研究奠定理论与材料基础。【方法】采用土样高温预处理法、含反式乌头酸(trans-aconitic acid,TAA)唯一碳源的ACO固体平板培养法,结合16S rDNA基因序列同源性分析,筛选能够编码AI的芽胞杆菌目的菌株。【结果】共分离得到22株能够利用TAA碳源的细菌菌株,成功鉴定了其中的16株,分别为巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium) 2株,阿氏芽胞杆菌(Bacillus aryabhattai) 7株,短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus) 1株,未鉴定到种的芽胞杆菌(Bacillus sp.) 6株;且它们所含AI编码基因与已知AI基因在序列上存在差异。【结论】首次证明可编码AI的芽胞杆菌细菌种类具有多样性,暗示G+细菌广泛编码AI的可能性,更新了AI几乎只在G–细菌中分布的观点,为后续深入挖掘AI基因及其生物学功能研究提供更多可用微生物资源。