氧化葡萄糖酸杆菌酶学和分子生物学研究

对氧化葡萄糖酸杆菌初级代谢途径中的关键酶及分子生物学研究做了系统的评述 ,展望了分子技术改造氧化葡萄糖酸杆菌和优化 2 KGA代谢途径的可能。     

离子注入氧化葡萄糖酸杆菌的诱变效应

本文运用离子注入对维生素C前体2—酮基—L—古龙酸的产生菌氧化葡萄糖酸杆菌的诱变效应进行了研究,确立了以8％甘油作保护剂,并就低能离子注入条件进行了参数设定。     

VC二步发酵产酸菌氧化葡萄糖酸杆菌的选育

实验通过紫外线两轮诱变的方法诱变选育氧化葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter oxydans）,以实现提高2-酮基-L-古龙酸（2-KLG）产量的目的,获得1株高产2-KLG的菌株G5。结果证明该突变菌株在pH6．5—6．7的发酵培养基中与蜡质芽孢杆菌（Bcillus cereus）混合发酵,G5的平均糖酸转化率提高了13．49％,酸量达到83．6mg／mL,发酵周期缩短了2—3h。经连续10代转接发酵实验,证明其产酸稳定性较好。结论：氧化葡萄糖酸杆菌（Gluconobacter oxydans）的突变体G5提高了糖酸转化率,缩短了发酵周期。     

氧化葡萄糖酸杆菌中5-葡萄糖酸脱氢酶基因的克隆、表达及酶学性质分析

根据NCBI上的报道的基因序列设计引物,以氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter oxydans)H24的基因组为模板,获得5-葡萄糖酸脱氢酶(Ga5DH)基因,将其与表达载体pET-28a连接,构建重组质粒pET-28a-Ga5DH,并转化大肠杆菌Rosetta进行表达。SDS-PAGE检测结果显示,表达蛋白的分子大小为26.5 kD,纯化后酶活达7.83 U/mg。酶学性质分析表明,该酶的最适反应温度为40℃,最适pH为11。在pH 9-11的缓冲中保温8 h,酶活力仍有80%以上的残余。该酶对多种有机溶剂具有良好的耐受性。     

混合培养中巨大芽孢杆菌对氧化葡萄糖酸杆菌的作用

为查明维生素Ｃ二步发酵混合培养中巨大芽孢杆菌与氧化葡萄糖酸杆菌间的关系,通过生长曲线测定、静息细胞实验及摇瓶发酵实验研究了巨大芽孢杆菌对氧化葡萄糖酸杆菌生长和产生２－酮基－Ｌ－古龙酸作用的影响;采用超滤分离、凝胶层析及聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对巨大芽孢杆菌胞外液中具有促进氧化葡萄糖酸杆菌产酸作用的活性物质进行了分离和纯化。结果表明,大菌胞内液和胞外液均可促进小菌生长,大菌胞外液中具有该作用的组分分子     

基于重组氧化葡萄糖酸杆菌生物合成吡咯喹啉醌

吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline quinone,PQQ)是一种重要的氧化还原酶辅基,具有多种生理生化功能,在食品、医药卫生及农业等领域具有广泛的应用。文中采用重组氧化葡萄糖酸杆菌生物合成吡咯喹啉醌。首先构建丙酮酸脱羧酶基因GOX1081敲除的重组菌G. oxydans T1,减少副产物乙酸的形成。然后利用筛选的内源性组成型启动子P0169融合表达pqqABCDE基因簇及tldD基因,构建重组菌G. oxydans T2。最后对发酵培养基添加物和发酵条件进行优化。结果显示重组菌G. oxydans T1、G. oxydans T2生物量较野生菌分别提高43.02%和38.76%,而PQQ的产量分别是野生菌的4.82倍和20.5倍。进一步优化G. oxydans T2碳源及培养条件,最终PQQ产量达(51.3241±0.8997)mg/L,是野生菌的345.62倍。通过基因工程手段,可以有效提高氧化葡萄糖酸杆菌的生物量和合成PQQ的产量,为改善PQQ生物合成效率奠定基础。     

基于CRISPR/dCpf1的氧化葡萄糖酸杆菌转录抑制系统的构建与应用

氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter oxydans)因具有快速不完全氧化糖醇化合物的能力而被广泛应用于工业中.然而,适用于氧化葡萄糖酸杆菌的基因编辑工具较为缺乏,科研人员对其进行代谢改造受到很大的限制.近年来,规律成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced shor...     

核糖体展示技术在非编码核酸研究中的应用

非编码RNA(non-coding RNA)是一类内源性的不具有蛋白质编码功能的RNA分子,在细胞的生长增殖、发育、核内运输,甚至在肿瘤的发生中发挥着重要的作用。核糖体展示技术(ribosome profiling)是多聚核糖体分离和深度测序技术(deep sequencing)相结合的新兴组学技术,可以精确地测定正在被翻译的转录本并具有组学广度。对非编码RNA研究而言,这既是一个新的高度又是一门新的技术。系统阐述了核糖体展示技术的实验原理、目前研究取得的进展,以及在非编码RNA调控机理中的应用。     

基于sRNA的氧化葡萄糖酸杆菌基因调控的研究

在氧化葡萄糖酸杆菌中建立一种调控基因表达的工具。通过顺式/反式作用的非编码小RNA与核糖体结合位点(RBS)的相互作用,在翻译水平上对氧化葡萄糖酸杆菌中目标基因的表达进行调控。以绿色荧光蛋白作为报告基因,在所构建的顺式调控系统中,插入RBS上游的顺式阻遏序列,能够在转录后与RBS形成茎环结构,从而抑制报告基因的表达。这一茎环结构能够被与顺式阻遏序列具有更高亲和力的抗阻遏序列打开,从而重启报告基因的翻译;在所构建的反式调控系统中,由独立启动子控制转录的非编码小RNA与RBS互补形成双链,通过阻碍核糖体与mRNA的结合抑制报告基因的表达。在此基础上,设计并导入了一系列反式作用的小RNA,实现了对氧化葡萄糖酸杆菌中内源基因pstI表达的抑制。本研究提供了一种在氧化葡萄糖酸杆菌中不同于传统基因敲除的调控基因表达的方法。     

氧化葡萄糖酸杆菌SCB329的培养及保存

氧化葡萄糖酸杆菌SCB329和苏云金芽孢杆菌SCB933是混合发酵产生维生素C前体2－KLG两株主要菌种,本文对氧化葡萄糖酸杆菌SCB329的纯培养,传代及纯小菌的保存及其对产酸的影响作了研究。     

氧化葡萄糖酸杆菌SCB329染色体的测定

对氧化葡萄糖酸杆菌(\%Gluconobacter oxydans\%)SCB329的纯培养进行了研究,测定了其生长曲线,确定其对数期为4～27h。获得纯培养的对数期菌体后采用凝胶包埋法制备完整染色体,用脉冲场电泳方法对SCB329的染色体进行了分析,确定其有一条染色体和一个大质粒。染色体的长度在22Mb到35Mb之间。     

氧化葡萄糖酸杆菌SCB329基因组的大小与结构的研究

收集维生素C产生菌氧化葡萄糖酸杆菌GluconobacteroxydansSCB32 9的纯培养对数期的菌体 ,采用凝胶包埋法制备完整染色体 ,用稀有酶切位点的限制性内切酶和脉冲场电泳技术对SCB32 9的基因组进行了分析 ,SpeⅠ (5′ ACTAGT)酶切有 2 4个片段 ,其大小从 1 0kb到32 0kb,用XbaⅠ (5′ TCTAGA)酶切产生 40个片段 ,其大小从 4kb到 2 0 0kb,综合两种限制酶酶切片段长度的总和结果 ,SCB32 9基因组大小为 2 70 0kb,SCB32 9基因组由一条 2 50 0kb的染色体和一个 2 4 5kb的质粒组成。通过用脱氧核糖核酸酶Ⅰ和S1核酸酶处理其基因组后电泳证实SCB32 9的染色体和质粒的拓扑学结构均为环状     

Gluconobacter oxydans NH-10中NAD+型阿拉伯糖醇脱氢酶基因敲除菌株的构建

氧化葡萄糖酸杆菌Gluconobacter oxydans NH-10能够转化D-阿拉伯糖醇,经木酮糖生成木糖醇,但该菌中存在的NAD+型D-阿拉伯糖醇脱氢酶可将中间产物D-木酮糖还原成D-阿拉伯糖醇,从而影响木糖醇的积累.利用同源重组基因敲除的方法构建G.oxydans NH-10 NAD+型D-阿拉伯糖醇脱氢酶( sArDH)基因敲除突变株.PCR结果显示:sArDH基因在1株重组菌中完全被卡那抗性基因替代,表明sArDH基因敲除突变体构建成功.生物学特性鉴定显示:突变菌在菌落形态,生长状态方面与原始菌无明显差异.静息细胞转化D-阿拉伯糖醇结果显示,突变株不存在还原D-木酮糖产D-阿拉伯糖醇的逆反应,终产物木糖醇的产量有所提高.     

葡萄糖酸氧化杆菌木糖醇脱氢酶基因的克隆与表达

【目的】获得葡萄糖酸氧化杆菌(Gluconobacter oxydans CGMCC 1.637)的木糖醇脱氢酶基因,研究其酶学性质及碳源特别是D-阿拉伯醇和木糖醇对该酶活性的影响。【方法】通过已报道序列的木糖醇脱氢酶的保守区设计引物,用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增获得目的基因片段。根据获得的片段序列设计引物克隆目的基因的5’和3’片段,将所获得的片段拼接,获得完整的木糖醇脱氢酶基因。通过构建工程菌获得重组蛋白,并利用氧化还原反应测定重组酶的活性。用含不同碳源的培养基培养G.oxydans CGMCC 1.637,并测定其破胞上清液木糖醇脱氢酶氧化木糖醇的活性;用不同碳源培养的G.oxydans CGMCC 1.637转化木酮糖,用高效液相色谱法测定木糖醇的产量。【结果】获得一个新的798bp的木糖醇脱氢酶基因,所编码的木糖醇脱氢酶含265个氨基酸,属于短链脱氢酶家族。酶学性质研究发现,该木糖醇脱氢酶催化木糖醇氧化的最适合条件为35℃、pH 10.0,最高活性为23.27 U/mg,催化木酮糖还原为木糖醇的最适条件为30℃、pH 6.0。最高活性为255.55 U/mg;该木糖醇脱氢酶的对木糖醇的Km和Vmax分别为78.97 mmol/L和40.17 U/mg。碳源诱导实验表明,d-山梨醇对G.oxydans CGMCC 1.637木糖醇脱氢酶的活性有明显的促进作用,而葡萄糖、果糖、木糖、木糖醇、D-阿拉伯醇对木糖醇脱氢酶活性有明显的抑制作用。而在转化实验中,用d-甘露糖培养的G.oxydans CGMCC 1.637的转化能力明显高于其他碳源培养的G.oxydans CGMCC 1.637的转化能力,其中,用阿拉伯醇培养的G.oxydans CGMCC 1.637的转化能力最低,仅为对照的35%。【结论】克隆自G.oxydans CGMCC 1.637的木糖醇脱氢酶基因是一个新的基因,用阿拉伯醇培养的G.oxydans CGMCC 1.637破胞液木糖醇脱氢酶活性低;且阿拉伯醇对G.oxydans CGMCC 1.637木酮糖的还原能力具有抑制作用。     

维生素C二步发酵中巨大芽孢杆菌对氧化葡萄糖酸杆菌生长和产酸的影响

通过测定氧化葡萄糖酸杆菌转化L－山梨糖中成ZKGA的细胞酶活性、摇瓶发酵及中长变化,研究了Vc:步发酵中巨大茅孢杆菌对氧化葡萄糖酸杆菌生长和产酸作用的影响。结果显示：巨大芽孢杆菌胞外液和胞内液均可促进氧化葡萄糖酸杆菌的增殖,主要表现为缩短其中长周期中的延迟期;巨大芽孢杆菌通过所产生的部分生物活性物质增强氧化葡萄糖酸杆菌产酸的细胞酶活性,促进氧化葡萄糖酸杆菌转化L一山梨糖生成2KGA.     

氧化葡萄糖酸杆菌中一种潜在的双组分系统蛋白的功能研究

氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacteroxydans)基因组编码的蛋白质中,有相当数量的传感器激酶和反应调控蛋白组成了细菌的多个双组分信号转导系统(two-componentsignaltransduction systems, TCSs),这些系统能够介导细菌对外界环境变化做出反应。但目前对G. oxydans中潜在的双组分系统成员蛋白质结构和功能缺少必要的研究【。目的】研究菌株G. oxydans 621H中GOX0645基因序列所编码蛋白质的自磷酸化活性,探究其与细菌趋化性运动的关联,揭示其是否作为一种双组分系统成员蛋白在细胞内发挥作用。【方法】以菌株G. oxydans 621H基因组中一段可能编码双组分系统蛋白质的基因GOX0645为基础,通过生物信息学分析其保守结构域;采用体外化学发光实验证明其编码蛋白的自磷酸化活性;利用基因定点突变筛选出与自磷酸化活性相关的氨基酸位点;通过差速离心法寻找双组分蛋白的亚细胞定位;最后运用体内双分子荧光互补和体外生物大分子相互作用实验印证其与下游鞭毛马达蛋白之间的相互作用。【结果】生物信息学分析发现GOX0645编码蛋白同时具有组氨酸激...     

氧化葡萄糖酸杆菌中硫辛酸合成模块对维生素C一步混菌发酵的影响

在由氧化葡萄糖酸杆菌和普通生酮古龙酸杆菌构建的维生素C两菌一步发酵体系中,为了强化氧化葡萄糖酸杆菌对普通生酮古龙酸杆菌生长和产酸的促进作用,文中在氧化葡萄糖酸杆菌中构建硫辛酸合成功能模块。由含硫辛酸功能模块的氧化葡萄糖酸杆菌和普通生酮古龙酸杆菌组成的两菌一步体系,能减轻普通生酮古龙酸杆菌单菌培养时的生长抑制,强化两菌的互作关系,使维生素C前体(2-酮基-L-古龙酸,2-KGA)的产量提高到73.34 g/L(对照组为59.09 g/L),醇酸转化率提高到86.0%。研究结果为进一步优化维生素C两菌一步发酵体系提供了新思路。     

基于高通量测序技术的细菌非编码RNA研究方法进展北大核心CSCD

细菌非编码RNA指细菌中不编码蛋白质,而以RNA的分子形式起调控作用的一类核酸分子。高通量测序技术的应用极大地推进了多种细菌中非编码RNA的发现工作,但由于现阶段对细菌非编码RNA特征的认识尚不够深入,该领域测序数据的生物信息学分析还存在许多不足。介绍了应用高通量测序技术研究细菌非编码RNA的两种主要技术——RNA-seq技术和d RNA-seq技术,对现行的筛选非编码RNA的生物信息学分析方法进行综述,并对该领域生物信息学分析策略的改进提出设想。     

质粒pULB113(RP4：：Mini．Mu)引起的氧化葡萄糖酸杆菌染色体转移

通过接合转移,质粒pULB113能从大肠杆菌转移到氧化葡萄糖酸杆菌和弱氧化醋杆菌中。带有pULB113的氧化葡萄糖酸杆菌AS1.114与它的各种营养缺陷型(Met、Arg、His、Gly、Ade…)之间的交配试验表明,pULBll3能引起该菌的染色体标记转移。pULB113在转移接合子中很不稳定,经五次传代后绝大多数的菌落已失去卡那霉素抗性和四环素抗性,而营养标记十分稳定。即使所有抗性都失去后,它们仍然存在于转移接合子中。说明这种基因转移是由RP4诱动的染色体转移。这是一个对葡萄糖酸杆菌进行基因定位和杂交育种的良好遗传系统。     

人工小RNA调控元件在合成生物学中的应用北大核心CSCD

合成生物学通过改造天然系统或创造生物元件、模块和系统赋予生命体新的功能,为农业、能源、制造业及医学进步带来了巨大推动力。对元件、模块或系统的精准、定量及高效调控将对合成生命系统的控制至关重要。细菌小RNA是一类长度在50–300 bp且通常不具备翻译能力的功能小分子,在环境胁迫响应、代谢变化适应和细菌毒力控制过程中发挥着不可替代的调控作用。近年来,基于天然小RNA设计构建的人工小RNA调控元件的工作日益丰富,实现了对目的基因甚至通路的有效抑制或激活。人工小RNA分子小、灵活性高,可程序化且易于设计,几乎不会对宿主细胞造成代谢负担,因此在合成生物学中具备广泛应用前景。为促进对人工小RNA的机理理解及应用拓展,本文围绕若干人工小RNA调控元件进行了系统介绍及比较;此外,总结了其在合成生物学中的代表性应用;最后,对其未来优化方向进行了讨论。