鞘氨醇杆菌的研究进展

鞘氨醇杆菌是一类革兰氏阴性非发酵杆状细菌,很少引起人类感染,它的主要特点是含有大量的细胞膜鞘磷脂。由于其广泛的生态分布与石油降解能力,已引起了环境微生物学者的重视。本综述总结分析了鞘氨醇杆菌的分类学地位及其主要成员的进化亲缘关系,重点阐述了它们的生理生化特征方面的研究进展,最后总结了8个鞘氨醇杆菌的基因组特征,以期为深入研究鞘氨醇杆菌的功能及其泛基因组提供理论指导,并进一步对鞘氨醇杆菌的深入研究进行了展望。     

深海多环芳烃降解菌新鞘氨醇杆菌H25的降解特性及降解基因

[目的]为了从深海环境中筛选新的多环芳烃降解菌,了解其降解基因及降解特性.[方法]以原油作为碳源从印度洋深海海水样品中富集筛选出降解能力较强的多环芳烃降解菌,并根据已报道的相关菌属的多环芳烃起始双加氧酶大亚基序列及侧翼序列设计兼并引物进行扩增.[结果]获得了1株能够高效降解原油、柴油及多种多环芳烃的菌株H25.经16S rDNA序列系统发育分析表明它属于新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)(96%).并从该菌株中扩增获得2条相似度为91.0%双加氧酶基因片段.2条序列在NCBI上Blastn分析表明均与菌株N.aromaticivorans DSM12444T的降解质粒pNL1上的双加氧酶大亚基具有最高相似度,分别为99.6%和91.0%.根据pNL1上的双加氧酶序列设计引物获得了包含H25双加氧酶大亚基及上下游序列的2个基因片段H25 Ⅰ(2.9kb)和H25Ⅱ(4.5kb).另外,单碳降解实验表明H25对联苯、2-甲基萘、2,6-二甲基萘、菲、二苯并噻吩、二苯并呋喃等均有较好的降解能力.[结论]H25菌株是Novosphingobium属可能的新种.深海细菌在大洋环境多环芳烃污染的自然净化中起到一定作用,并在环境生物修复中有较大的应用前景.     

鞘氨醇单胞菌TP-3合成新型生物聚合物Ss的发酵条件优化

鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)TP-3能合成一种具有增稠性、假塑性、成凝胶特性和乳化性能的新型生物聚合物Ss。运用单因素实验和均匀设计法对菌株TP-3合成聚合物Ss的发酵条件进行优化, 实验结果表明, 培养基组成为葡萄糖41.2 g/L, 豆饼粉2.0 g/L, NaCl 0.85 g/L, K2HPO4 1.46 g/L, MgSO4 0.12 g/L, MnCl2 0.0075 g/L, FeSO4 0.002 g/L, 初始pH为7.0, 在27°C, 180 r/min的条件下摇床培养60 h, 聚合物Ss的产量达到21.5 g/L。该聚合物生产成本低, 在油田开发中极具应用前景。     

一株鞘氨醇杆菌LF-16的基因组测序与分析

鞘氨醇杆菌属(Sphingobium)是一类具有很强的烷烃、杂环芳香烃降解能力的革兰氏阴性细菌。在NCBI公共数据库报道的95株已测序的鞘氨醇杆菌属基因组中,鲜有和纤维素降解相关。Sphingobium sp.LF-16是在以甘蔗渣为碳源的筛选培养基中筛选得到一株具有纤维素降解能力的菌株。通过对LF-16的基因组测序,得到了一条大小为4.57 Mb,GC含量为64.57%的环状染色体序列,经过基因预测发现该基因组序列共有4340个编码基因,61个转运RNA。使用常用数据库对预测的基因集进行功能注释,获得了4067个编码基因的功能描述信息。通过dbCAN数据库对其编码基因进行分析发现,LF-16共有242个基因的编码产物属于碳水化合物活性酶,其中属于糖苷水解酶家族的有143个,AA家族的辅助蛋白有20个。经分泌组预测,共有488个基因能够分泌到胞外,其中有87个是碳水化合物活性酶。通过与鞘氨醇杆菌属的其他8个菌株的基因组序列进行比较基因组学分析发现LF-16与Sphingobium yanoikuyae SHJ的亲缘关系最近,比除S.yanoikuyae SHJ之外的其他菌株的碳水化合物活性酶的编码基因数量要多20%~30%。     

鞘氨醇激酶-磷酸鞘氨醇轴在血管生成相关性疾病中的作用

血管生成是指在原有血管的基础上形成新血管的过程.病理性血管生成是癌症、心血管类疾病和视网膜病变等一系列疾病的标志.1-磷酸鞘氨醇(sphingosine-1-phosphate,S1P)是一种信号脂质,由鞘氨醇激酶(sphingosine kinases,SPHK)合成,通过5种G蛋白偶联受体(sphingosine-...     

鞘胺醇杆菌肝素酶的产生

肝素类分子是一类结构异常复杂的高度硫酸化的糖胺聚糖,是临床上的一种主要的抗凝剂。除了抗凝血及其相关的抗栓活性以外,肝素还具有多种其他生物学功能,如抗平滑肌细胞及肾小球系膜细胞的增殖^[1]、抗炎症^[2]和阻止肿瘤生长及转移的作用^[3]等。因而肝素可用于防治球囊扩充血管成型术后的血管再狭窄、肾小球系膜细胞增生性肾炎、病理性炎症及肿瘤。但由于完整肝素的抗凝血活性,会引起出血及血小板减少综合症等负作用,限制了肝素在这些方面的临床应用。研究表明,肝素的抗凝血活性依赖于一种独特的肝素五糖序列,约占完整肝素链的1／3,除了五糖序列以外,还需要附近的至少13糖残基,因而不含五糖序列或含五糖序列小于18糖的肝素其抗凝活性大大降低^[4]。而六糖以上的肝素片段就具有抗平滑肌细胞增生、抗炎症及抗肿瘤的活性,并且这些活性与抗凝活性无关。因此,可利用特异性的肝素酶降解肝素长链,产生一系列不同结构及大小的肝素片段,并从中筛选出具有不同生物活性的片段。     

鞘氨醇单胞菌的研究进展

鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)不仅细胞膜含有比脂多糖更疏水的鞘糖脂,而且具有高效的代谢调控机制和基因调控能力,使其在威兰胶合成、环境修复和促进植物生长等方面具有巨大的应用潜力。目前国内在鞘氨醇单胞菌代谢机制方面的研究尚无新突破。本文主要综述了鞘氨醇单胞菌的系统分类、基因组学、基因调控机制及其应用等方面的研究,从基因层面分析鞘氨醇单胞菌产威兰胶的合成机制,为后续鞘氨醇单胞菌高密度发酵、工业化生产等研究提供理论基础,以便进一步发掘其在生物技术上的应用潜力。     

蜡质芽孢杆菌AR156发酵培养基及发酵条件的优化

对前期筛选得到的在田间试验中防治根结线虫效果较好的蜡质芽孢杆菌(Bacillus cereus)AR156,通过单因素筛选及正交试验的方法进行了发酵培养基优化,得到的最佳配比为:麦芽糖0.25%,玉米粉0.5%,黄豆粉0.5%,胰蛋白胨0.5%,CaCl2·2H2O0.05%,MnSO4·H2O0.05%,K2HPO40.1%。同时对实验室摇瓶条件下液体发酵的主要影响因子温度、转速、初始pH值等进行实验探讨,确定了最佳培养条件:初始pH值7.0,装液量200mL/L,接种量5%,发酵温度28℃,转速200r/min,发酵时间48h。优化后芽孢产量为1.03×109CFU/mL,芽孢生成率在97%以上,明显高于初始发酵培养基发酵结果。     

鞘氨醇激酶活性测定方法的建立及其初步应用

目的:建立生物样品中鞘氨醇激酶(SPK)活性和1-磷酸鞘氨醇(S1P)含量的测定方法.方法:用Flag标记的SPK基因表达载体转染ECV304细胞,用Western blot方法检测转染后SPK基因的表达,用酶促反应、同住素掺入和薄层层析的方法检测SPK的活性.提取细胞或组织的S1P,碱性磷酸酶消化去除磷酸根,然后利用SPK的催化活性和同位素标记的方法对S1P进行定量.结果:转染基因后细胞的SPK表达明显升高,活性显著增强,细胞内S1P的含量也明显增多.肝细胞生长因子(HGF)刺激能增强ECV304细胞SPK的活性和细胞内S1P水平.结论:建立了SPK活性和S1P含量的测定方法.     

两株四环素降解菌的分离鉴定及降解条件优化

为发掘四环素高效降解菌株,本研究从以四环素为唯一生长碳源的养鸡场粪便堆肥样品中分离筛选到2株四环素降解菌TC-04和TC-09,并通过形态特征、生理生化特征和16SrRNA基因序列分析,对其进行鉴定.采用单因素试验分别探究不同碳源、氮源、微量元素这3个培养基成分和培养时间、接种量和装液量这3个培养条件对两株菌降解四环素...     

Mercury-Resistant Bacteria and Petroleum Degradation

The concentration of mercury in water and sediment and in the oil extracted from water and sediment was determined for samples collected in Colgate Creek, located in Baltimore Harbor of the Chesapeake Bay. The concentration of mercury in the oil was 4,000 times higher than in sediment and 300,000 times higher than in water samples. The mercury-resistant bacterial populations of the samples studied have been shown to degrade oil, suggesting these bacteria to be a significant factor in the degradation of oil in Colgate Creek.     

蝉拟青霉液体发酵条件优化

采用液体发酵蝉拟青霉,对蝉拟青霉的发酵条件进行优化,以提高蝉拟青霉胞外多糖产量及生物量。摇瓶发酵条件下,在单因素基础上设计正交实验确定各因素的最佳组合。优化后得最佳发酵培养基:蔗糖8%,牛肉膏0.75%,酵母膏0.125%,MgSO_4·7H_2O 0.3%,KH_2PO_4 0.2%,麸皮0.5%。该条件下胞外多糖产量为5.96 g/L,生物量为42 g/L,较优化前提高了1倍。采用发酵罐进行扩大培养,对分批发酵时的初糖浓度进行了优化,并分析了补料分批发酵对发酵过程的影响。发酵罐培养时最适初糖浓度为5%,此时生物量最高为38 g/L,多糖含量最高为5.5 g/L;采用补料分批发酵时,多糖产量最高为5.89 g/L,生物量最高为40 g/L,效果优于分批发酵。     

Carotenoids of an Antarctic psychrotolerant bacterium, Sphingobacterium antarcticus, and a mesophilic bacterium, Sphingobacterium multivorum

The major carotenoid pigments of an Antarctic psychrotolerant bacterium, Sphingobacterium antarcticus, and a mesophilic bacterium, Sphingobacterium multivorum, were identified as zeaxanthin, beta-cryptoxanthin, and beta-carotene. Analysis was based on ultraviolet-visible spectroscopy, mass spectroscopy, and reversed-phase HPLC. Photoacoustic spectroscopy of intact bacterial cells revealed that the bulk of the pigments in S. antarcticus and S. multivorum was associated with the cell membrane. In vitro studies with synthetic membranes of phosphatidylcholine demonstrated that the major pigment was bound to the membranes and decreased their fluidity. The relative amounts of polar pigments were higher in cells grown at 5 degrees C than in cells grown at 25 degrees C. In the mesophilic strain, the synthesis of polar carotenoids was quantitatively less than that of the psychrotolerant strain.     

Zeaxanthin and menaquinone-7 biosynthesis in Sphingobacterium multivorum via the methylerythritol phosphate pathway

Feeding of [1-(13)C]glucose, [U-(13)C(6)]glucose, [3-(13)C]alanine and [1-(13)C]acetate to Sphingobacterium multivorum showed that this bacterium utilizes the methylerythritol phosphate pathway for the biosynthesis of menaquinone-7 and zeaxanthin, a carotenoid of industrial importance. Differential incorporation of the labeled precursors gave some insight into the preferred carbon sources involved in isoprenoid biosynthesis.     

Molecular characterization of membrane-associated soluble serine palmitoyltransferases from Sphingobacterium multivorum and Bdellovibrio stolpii

Serine palmitoyltransferase (SPT) is a key enzyme in sphingolipid biosynthesis and catalyzes the decarboxylative condensation of l-serine and palmitoyl coenzyme A (CoA) to form 3-ketodihydrosphingosine (KDS). Eukaryotic SPTs comprise tightly membrane-associated heterodimers belonging to the pyridoxal 5'-phosphate (PLP)-dependent alpha-oxamine synthase family. Sphingomonas paucimobilis, a sphingolipid-containing bacterium, contains an abundant water-soluble homodimeric SPT of the same family (H. Ikushiro et al., J. Biol. Chem. 276:18249-18256, 2001). This enzyme is suitable for the detailed mechanistic studies of SPT, although single crystals appropriate for high-resolution crystallography have not yet been obtained. We have now isolated three novel SPT genes from Sphingobacterium multivorum, Sphingobacterium spiritivorum, and Bdellovibrio stolpii, respectively. Each gene product exhibits an approximately 30% sequence identity to both eukaryotic subunits, and the putative catalytic amino acid residues are conserved. All bacterial SPTs were successfully overproduced in Escherichia coli and purified as water-soluble active homodimers. The spectroscopic properties of the purified SPTs are characteristic of PLP-dependent enzymes. The KDS formation by the bacterial SPTs was confirmed by high-performance liquid chromatography/mass spectrometry. The Sphingobacterium SPTs obeyed normal steady-state ordered Bi-Bi kinetics, while the Bdellovibrio SPT underwent a remarkable substrate inhibition at palmitoyl CoA concentrations higher than 100 microM, as does the eukaryotic enzyme. Immunoelectron microscopy showed that unlike the cytosolic Sphingomonas SPT, S. multivorum and Bdellovibrio SPTs were bound to the inner membrane of cells as peripheral membrane proteins, indicating that these enzymes can be a prokaryotic model mimicking the membrane-associated eukaryotic SPT.     

Occurrence of epsilon-poly-L-lysine-degrading enzyme in epsilon-poly-L-lysine-tolerant Sphingobacterium multivorum OJ10: purification and characterization

Epsilon-poly-L-lysine (epsilon-PL)-degrading enzyme was found in the epsilon-PL-tolerant strain Sphingobacterium multivorum OJ10 and purified to homogeneity. The purified enzyme has a molecular mass of approximately 80 kDa. The enzyme catalyzed exo-type degradation of epsilon-PL and released L-lysine. The enzyme was a Co2+ or Ca2+ ion-activated aminopeptidase.     

红曲霉液态发酵生产红曲色素的工艺优化

为提高红曲色素的液态发酵水平,降低生产成本,采用Plackett-Burman试验与Box-Benhnken试验对红曲霉MY-03液态发酵生产红曲色素的工艺条件进行了优化,获得了最佳工艺条件:葡萄糖50 g/L、蛋白胨58.07 g/L、Mg SO4 2 g/L、Na NO3 2g/L、Mn SO4 0.3 g/L、Zn SO4 0.1 g/L、装瓶量50.8 m L、接种量10.0%(V/V),于150 r/min、30℃恒温培养7 d,红曲色素色价可达342.24±2.88 U/m L,比基础培养基提高了86.9%。     

灵芝液体发酵条件的优化研究

通过单因素和正交试验,优化灵芝5760深层培养的营养需求与环境条件对灵芝菌丝体生物量及次生代谢产物发酵液多糖的作用。结果表明,适宜灵芝液体菌种培养和液体发酵的培养基配方为麦麸粉5%,黄豆饼粉3%,KH2PO40.10%,MgSO40.09%;适宜的环境条件为初始pH5.5,装液量32%,生物量最大时为第8～9d;适宜接种的种龄为6d,接种量为10%;发酵周期6d,搅拌转速150r/min,消沫剂添加量可为0.20%。从硒对灵芝5760菌丝体生长及深层发酵生物量的影响,灵芝5760富硒培养适宜浓度为100μg/mL;从加硒时间对生物量的作用,在菌龄适宜时期加入即第1d。     

Sphingobacterium bambusaue及其紫外诱变菌株的石油降解功能

【目的】研究Sphingobacterium bambusaue及其紫外诱变菌株的石油降解功能。【方法】紫外诱变后筛选石油降解高效菌株; 以不同石油浓度、pH值及盐浓度优化培养条件, 用重量法检测高效菌株石油降解率。【结果】发现菌株S. bambusaue在石油降解培养基中培养5 d的石油降解率为25.86%, UV诱变高效菌株IBFC2009-S3培养5 d的石油降解为42.85%, 比始发菌株提高65.7%; UV诱变菌株IBFC2009-S3的优化培养条件为石油浓度0.5 g/L、pH值7.0以及NaCl质量浓度为10 g/L, 其石油降解率可达50.51%。【结论】首次报道S. bambusaue具有石油降解功能; 紫外诱变获得的菌株S3的石油降解能力较强。     

高效石油降解菌的筛选及其降解性能研究

从长期被石油污染的土壤中驯化筛选、分离出2株高效石油降解菌Y-7和Y-9,通过形态学特征的观察和生理生化试验对其进行初步鉴定,鉴定结果分别为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。同时,研究并分析了不同pH、温度、初始石油浓度、接种量、吐温80等条件对菌体生长和石油降解率的影响。结果表明,在试验条件下,2株优势菌在初始pH为7左右,对石油的降解率可分别高达68.7%,74.5%,偏酸或偏碱的环境均不利于菌体的生长;培养温度对2株菌体生长和石油降解率的影响较大,最佳温度为35℃,降解率达到最大,分别为73.1%和69.6%;石油初始浓度大于0.4g/L时,Y-7降油率从69%降到49%,Y-9基本变化不大,控制石油物质浓度在0.4g/L,有利于对石油的生物处理;最佳接种量为2mL/L;吐温80对石油的降解促进作用有待进一步分析与研究。