枯草芽孢杆菌表达与调控工具相关研究进展

枯草芽孢杆菌作为革兰氏阳性模式微生物,由于其清晰的遗传背景、高效的分泌能力以及简单的培养条件等优势被广泛的应用于生物技术产业。近年来,随着代谢工程与合成生物学的发展,枯草芽孢杆菌相关表达系统与调控工具研究也取得了很大进展。围绕枯草芽孢杆菌动态调控工具的研究进展,分别从转录水平调控和转录后水平调控两个层面上进行综述,并对调控元件在生物技术中的应用进行了讨论。最后,对未来枯草芽孢杆菌表达与调控工具的发展进行了展望。     

枯草芽孢杆菌形成芽孢时母细胞中基因表达的调控

枯草芽孢杆菌是典型的模式微生物,其芽孢形成过程一直是细胞分化领域研究的热点,近年来取得了重大进展。其形成芽孢时,细胞进行不对称分裂而产生两个子细胞:前芽孢(forespore)和母细胞(mother cell),它们的基因表达程序是完全不同的,但又相互影响。枯草芽孢杆菌被广泛应用于各种酶的生产,这些酶主要是在母细胞中合成。该文综述了母细胞中基因表达的调控机制。母细胞中基因表达的变化是由母细胞特异性转录因子Spo0A、σE和σK调控的。     

枯草芽孢杆菌168新型转录终止子的构建与表征

转录终止子作为一种位于终止密码子后的调控信号,负责终止DNA的转录和RNA的释放。文中首次改造并分析了来源于噬菌体的λto终止子的发卡结构与富含尿嘧啶的序列对枯草芽孢杆菌168中基因转录终止效率以及mRNA稳定性的影响。结果表明,相对于野生型的λt0终止子,突变体M3、M11和M12表现出了更高的转录终止效率,突变体M3、M4和M11更有利于上游绿色荧光蛋白mRNA的稳定。另外,我们发现插入RNase作用位点同样提高了mRNA的稳定性。研究结果表明终止子中的发卡环对转录终止不是必需的,同时,结果也证明了转录终止子可以作为一种潜在的工具用于提高枯草芽孢杆菌中mRNA的稳定性以及相应酶的 表达。     

蜡样芽孢杆菌ATCC14579核黄素操纵子的克隆及在枯草芽孢杆菌中的表达

利用BLAST从B．cereus ATCC14579的基因组中找到一段与枯草芽孢杆茵核黄素操纵子具有较高相似性的4．6kb大小的基因组DNA片段,该片段中含有完整的核黄素操纵子。该操纵子结构基因的编码产物的氨基酸序列与枯草芽孢杆菌核黄素操纵子相应结构基因的编码产物的氨基酸序列具有99％的同源性。该片段被克隆到大肠杆茵一枯草芽孢杆茵穿梭载体pHP13M中。表达分析的结果表明B．cereus ATCC14579核黄素操纵子可在大肠杆茵和枯草芽孢杆菌中表达。利用PCR方法用来自枯草杆菌的sac B基因的启动子替换B．cereus ATCC14579核黄素操纵子原有的启动子使其更好表达。替换启动子后的核黄素操纵子在本文使用的发酵条件下有较好的表达,核黄素产量从39．5mg／L增加到61．7mg/L.     

枯草芽孢杆菌感受态研究新进展

在枯草芽孢杆菌中,感受态的形成受到一种二元信号转导系统的调节,这种系统对胞外的感受态信息素浓度作出感应而激活晚期感受态基因的表达。各种晚期感受态蛋白分别负责外源DNA的吸附、吸收和内源化,它们共同构成了DNA的运输系统。初步探讨了枯草芽孢杆菌感受态调节在细胞生长和进化中的意义。     

枯草芽孢杆菌形成生物被膜的研究进展

生物被膜是菌体在自然界中一种常见的生存状态,直接影响着人类生产和生活的各个方面。枯草芽孢杆菌是重要的工业菌株,同时也是研究生物被膜的模式菌株。本文结合作者目前的研究,综述了目前对枯草芽孢杆菌形成生物被膜研究所取得的重要进展,包括枯草芽孢杆菌形成生物被膜的主要过程、特征、研究模型及分子调控机制,并提出了今后研究的热点问题。     

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)发酵生产乙偶姻的pH调控策略

【目的】为了提高Bacillus subtilis CCTCC M 208157发酵生产乙偶姻的效率。【方法】在7 L发酵罐水平上考察不同pH条件对菌株生长及乙偶姻合成的影响。【结果】pH对菌株合成乙偶姻有显著影响,pH 4.5有利于细胞合成乙偶姻,但是延迟期较长;pH 5.5时菌株生长较快,但乙偶姻的产量偏低。因此提出了两阶段pH控制策略:发酵前期(0 16 h),控制pH 5.5;发酵中后期(16 72 h),控制pH 4.5。【结论】通过此策略,菌株合成乙偶姻的能力得到进一步提高,乙偶姻的产量、产率和生产强度分别为32.7 g/L、0.41 g/g和0.91 g/(L.h),分别比初始发酵条件下提高了41%、42%和69%。     

Bacillus subtilis transcriptional regulators interaction

Bacillus subtilis aprE gene codes for the extracellular protease subtilisin. Its expression is controlled by AbrB, DegU, Hpr, SinI, SinR and Spo0A transition state protein regulators. To determine in vivo the protein-protein interactions among these regulators, we used the LexA-based bacterial genetic two-hybrid system. Our results show homo-dimerization to all the analyzed proteins and hetero-dimerization between SinR-SinI and SinR-Hpr.     

Efficiency of transcriptional terminators in Bacillus subtilis

To promote more efficient synthesis of heterologous gene products in a Bacillus subtilis host, we have developed a system for rapidly testing the effect of a putative terminator on in vivo gene expression. Terminator structures from the Bacillus amyloliquefaciens amyE gene, the Bacillus licheniformis penP gene, the B. subtilis bglS gene, and the Bacillus thuringiensis cry gene were subcloned and inserted into a vector in such a way as to disrupt expression of the cat-86 gene. Comparisons are made between gene expression levels and the stabilities of the respective stem-loop structures.     

Unusual structure of the regulatory region of the riboflavin biosynthesis operon in Bacillus subtilis

In vitro mutagenesis with methylhydroxylamine and nitrosomethylurea was used to obtain a number of Bacillus subtilis mutants impaired in flavin-dependent response. Mutants displayed varying degree of flavin-dependent repression of riboflavin synthase and of 6,7-dimethyl-8-ribityl-lumasine accumulation. Single nucleotide substitutions were detected by DNA sequencing in all of the mutants, affecting the 48 b.p. target area between the mRNA start and the AUG of the first gene.