细菌胞外多糖生物合成转录调控因子研究进展

细菌胞外多糖(Exopolysaccharide,EPS)因其独特的理化特性和生理活性,在食品、制药和化工等领域广泛应用。在食品行业中,黄原胶、结冷胶和热凝胶等细菌EPS备受青睐。转录调控因子能在转录水平上调控eps基因的表达,影响细菌EPS的生物合成。目前细菌EPS转录调控因子的研究报道较少,且多数已知的EPS转录因子调控机制尚未阐明。本文总结了近年来细菌EPS调控因子的研究进展,重点介绍其研究方法和调控机制,以期为细菌EPS转录调控研究提供借鉴。     

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     

细菌胞外多糖的生物合成与基因控制

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长链,高分子糖类聚合物。细菌胞外多糖的生物合成途径涉及装配、多聚化及运输三个过程,是多种酶和转运系统的结果,其发生的部位包括胞内和胞外,有些合成过程会发生在细胞壁上,对于胞外多糖合成相关基因的报道,发现控制胞外多糖合成是一大类基因簇,不同的菌株其基因簇的数量和种类各不相同。这些研究的不断更新为将来胞外多糖的应用提供了更加广阔的前景。     

c-di-GMP对细菌胞外多糖合成与运输的调控

环二鸟苷酸(Cyclic diguanylate,c-di-GMP)的发现已有29年。作为重要的细菌第二信使,c-di-GMP可参与调节细菌生物膜的合成与降解、运动、毒性、细胞周期、细胞分化等多种活动过程。胞外多糖(EPS)是细菌生物膜的主要组成成分,其合成和运输主要受c-di-GMP调控。目前细菌胞外多糖在医药、食品、农业、工业和环保等多个领域均有广泛的应用,其相关研究备受关注。本文旨在论述细菌中c-di-GMP合成与降解的调控,部分合成酶(Diguanylate cyclase,DGC)与降解酶(Phosphodiesterase,PDE)及其受体分子(Receptor)晶体结构等研究成果,并结合我们研究农杆菌ATCC31749中c-di-GMP对可德胶合成调控的基础上,重点阐述c-di-GMP对纤维素、藻酸盐、多聚氮乙酰葡萄糖胺(PNAG)和可德胶等EPS合成与运输的调控机制。     

细菌胞外多糖生物活性的研究进展

细菌胞外多糖(Exopolysaccharides,EPS)是细菌产生的一类重要的生物大分子,在许多重要生命过程中起着非常关键的作用,由于其具有多种生物活性成为近年来研究的热点。目前,细菌EPS作为天然产物,可大量发酵提取,且可降低成本,特别是一些乳酸杆菌和海洋细菌的新型EPS被证实具有多样化结构多糖的、潜在的有益生物活性,如抗肿瘤、免疫调节和抗氧化等,其在食品、医学等领域被广泛应用。就细菌EPS在生物材料和药品方面的应用、免疫调节功能、抗肿瘤活性及抗氧化活性作一综述。     

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。     

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...     

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。     

细菌胞外多糖提取优化及毒性试验研究

本文优化了提取Rhizobium sp.N613胞外多糖(REPS)的工艺条件,以发酵液pH值、乙醇浓度以及醇沉时间为因子,采用响应面法试验获得了REPS的最佳提取条件,即pH 5.9,乙醇浓度74%,醇沉时间16.5h。在该条件下,胞外多糖提取率为9.28±0.06 g·L -1,其纯度达97%,收率达93.6%。此外,还进行了REPS的特性粘度、急性毒性测试和蓄积毒性实验,结果表明该多糖具有粘度高、无毒性的特点,在食品医药领域有着广泛的应用前景。     

重组粘粒pIXUR3502对甘蓝黑腐黄单胞菌胞外多糖生物合成的负调控

通过三亲交配,XCCNAU-1基因文库中的重组粘粒可以从Ecoli转移到XCCNAU－R3中,绝大多数重组粘粒的转入对甘蓝黑腐菌胞外多糖（Eps）生物合成无明显影响,但导致菌株生长较慢。重组粘粒pIXUR3502（约50kb）对Eps生物合成有负调控,使产量降低35.1％,发酵液粘度降低40．6％,其中,载体pIJ3200本身使产量降低6．7％,发酵液粘度降低9．4％,约28kb的外源DNA片段使产量降低28．4％,发酵液粘度降低31．2％。     

精氨酸代谢调控蛋白ArgR调控嗜热链球菌胞外多糖合成

[目的] 研究精氨酸代谢调控蛋白ArgR对嗜热链球菌胞外多糖（EPS）合成的调控作用。[方法] 利用大肠杆菌异源表达嗜热链球菌ArgR蛋白,通过尿素变性-复性和Ni²⁺亲和层析纯化。采用凝胶电泳迁移（EMSA）和生物膜层干涉（BLI）分析ArgR和eps基因簇中P_epsA启动子的相互作用和动力学信息。构建过表达和弱化argR基因菌株,利用苯酚-硫酸法测定其合成EPS差异。[结果] 大肠杆菌异源表达的ArgR为包涵体,使用尿素变性-复性纯化可获得2.95 mg/mL可溶性蛋白;EMSA和BLI结果显示ArgR和启动子P_epsA有特异性结合,且结合因解离水平低而稳定;过表达argR基因可显著降低嗜热链球菌EPS合成,而弱化argR基因则提高EPS合成。[结论] 本研究表明ArgR能特异性结合嗜热链球菌eps基因簇启动子,并负调控EPS生物合成。     

灵芝多糖的生物合成和发酵调控

灵芝多糖是灵芝的关键药效成分之一。从灵芝多糖的结构和构效关系、灵芝多糖的单糖组成,灵芝主要多糖IPS-1-1的基本合成途径,以及灵芝多糖的深层发酵调控策略和方法等方面,综述了灵芝多糖生物合成和发酵调控方面的新进展。并对今后的主要研究方向进行了展望。     

产胞外多糖菌株的筛选及胞外多糖结构分析

筛选产胞外多糖菌株,探究胞外多糖流变学特性,并分析其结构。从土壤中筛选产胞外多糖菌株,通过形态特征观察及16S r DNA序列鉴定菌株。使用黏度计测定不同条件下胞外多糖溶液黏度变化,研究其流变学特性。通过乙醇沉淀、Sevag法和透析分离纯化多糖,再利用气相色谱、红外光谱和核磁共振等手段分析多糖结构。结果显示,筛选到一株产胞外多糖菌株,鉴定为肠杆菌WL113(Enterobacter sp.WL113)。所产胞外多糖黏度随质量浓度升高呈指数增大,浓度为10 g/L时黏度比1 g/L时提高约33倍;该多糖对温度敏感,100℃时黏度比25℃时降低了89.8%;但此多糖在酸性、中性和弱碱性条件下黏度相对稳定,对Na~+、K~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)等金属盐离子耐受性能良好。结构分析表明,该多糖主要由阿拉伯糖、甘露糖和葡萄糖组成,摩尔比阿拉伯糖∶甘露糖∶葡萄糖=1.63∶3.16∶2.38,含有α型和β型吡喃糖,存在糖醛酸。     

微生物胞外多糖研究进展

微生物胞外多糖主要是指微生物产生的一些水溶性胶,近几年来由于糖化学的迅速发展,微生物胞外多糖理论和应用的研究逐渐受到了人们的关注。对黄原胶、结冷胶多糖的结构与性能、研究现状和应用状况进行了综述。     

米酒乳杆菌胞外多糖BXR-5-3生物合成条件的研究

主要针对来源于内蒙古锡林郭勒牧区马奶酒中的米酒乳杆菌BXR-5-3进行胞外多糖生物合成能力进行研究,分别改变基础培养基的碳源、氮源以及发酵温度、时间、pH等条件,探讨其对BXR-5-3胞外多糖生物合成能力的影响.优化的培养基MRSB的组成为蛋白胨1.0%,胰蛋白胨1.0%,葡萄糖1.5%,乳糖1.5%,K2HPO4 0.2%,MnSO4*4H2O 0.02%,MgSO4*7H2O 0.02%,醋酸钠0.5%,酵母粉0.5%,Tween80 1 mL/L,确定其胞外多糖的最佳生物合成条件为初始pH 6.5,发酵温度 35 ℃,发酵时间 26 h.优化的条件显著提高了EPS的合成量.     

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。     

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。     

乳酸菌胞外多糖的研究进展

乳酸菌胞外多糖是乳酸菌生长代谢过程中产生并分泌到细胞外的一种天然高分子聚合物。作为一种新型的天然食品添加剂,乳酸菌胞外多糖因其独特的生理功能和产业潜力而备受研究者青睐。但由于乳酸菌胞外多糖结构组分、功能效用的不同,很难建立一个通用的生产方法和检测标准。另外,如何提高胞外多糖产量也是未来要面临的一大挑战。从乳酸菌胞外多糖的遗传研究、结构修饰、构效关系、生物学活性几个方面进行综述,并对未来研究方向进行展望。     

由原油及其制品生产细菌胞外多糖的研究II.黄橙色棒状杆菌由原油产生的胞外多糖

从胜利油田的油污土样中分离出一株革兰氏阳性、无芽孢、不分枝,不运动、不抗酸、能从原油产生胞外多糖的杆菌D 9004。生长12—24小时,细胞0．5—0．6×1．5—3．5μm,到48小时,成为类球状和短杆。在营养琼脂平板上,菌落圆形,隆起,枯红色,表面光滑、润泽,边缘些齐。该菌不还原硝酸盐,石蕊牛奶中产碱,产生硫化氢,脲酶和过氧化氢酶阳性。从葡萄糖、果糖和蔗糖氧化产酸。不液化明胶。在SSC系统中,DNA解链温度(Tm值)为94．35士0．59℃,G+C含量为61．1土1.44克分子％。上述特征与黄橙色棒状杆菌(Corynebactertum flavoaurantiacum)基本一致。     

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.