联苯培养条件下红球菌R04转录表达和苯甲酸代谢途径解析

摘要:【目的】研究不同碳源，特别是联苯条件下红球菌的细胞转录应答，以挖掘与多氯联苯(PCBs)转运、代谢及其调控相关的基因，为进一步全面理解PCB微生物降解的分子机制奠定基础。【方法】以一株多氯联苯降解菌红球菌(Rhodococcus sp.R04)为材料，分别提取不同碳源(乙醇、葡萄糖和联苯)培养条件下菌体的总RNA，反转录合成cDNA。采用高通量测序法分别对这三种样品进行转录组测序，分析测序数据得出全基因组表达模式，并对不同条件下的基因表达进行差示分析，进而对联苯代谢网络和红球菌中其他基因的转录调节和代谢应答反应做出相关性分析。Q-RT-PCR分析不同碳源培养条件下的基因表达情况。【结果】测序结果表明，与葡萄糖和乙醇相比，联苯培养条件下明显上调(log2 Ratio 1)基因个数分别为375和332个。与葡萄糖相比，联苯培养条件下，相关基因上调表达量与Q-RT-PCR实验结果基本一致。功能分类获得细胞组分、分子功能和生物学过程三大类别160多个细小分支的差示表达基因，部分基因参与联苯代谢转录调控、联苯转运、抗氧化应激反应以及信号传导通路系统等多种生理过程。参与联苯上游代谢途径的众多同工酶基因中，只有bphC2和bphD1在联苯中大量上调表达，其余同工酶在联苯中基本量不变或下调表达。转录组注释及差示分析推测，红球菌R04中苯甲酸的代谢主要是通过儿茶酚邻位途径、间位途径以及原儿茶酸途径三条代谢途径完成。【结论】与葡萄糖和乙醇相比，红球菌R04在联苯培养条件下基因表达差异明显，这为我们进一步解析多氯联苯代谢特征和代谢调控提供理论依据。