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丙酮丁醇梭菌半胱氨酸合成途径中铁氧还蛋白和胱硫醚-γ-裂解酶基因功能

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【作者】 徐荆刘自勇朱海峰高亮亮张培玉李福利

【Author】 Jing Xu;Ziyong Liu;Haifeng Zhu;Liangliang Gao;Peiyu Zhang;Fuli Li;College of Environmental Science and Engineering, Qingdao University;Key Laboratory of Biofuels, Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, Chinese Academy of Sciences;College of Biotechnology, Dalian Polytechnic University;

【通讯作者】 张培玉;李福利;

【机构】 青岛大学环境科学与工程学院中国科学院青岛生物能源与过程研究所中国科学院生物燃料重点实验室大连工业大学生物工程学院

【摘要】 【目的】探究丙酮丁醇梭菌半胱氨酸合成代谢途径上铁氧还蛋白和胱硫醚-γ-裂解酶基因的功能。【方法】使用ClosTron系统对半胱氨酸合成途径上的铁氧还蛋白基因(fer)和胱硫醚-γ-裂解酶基因(mccB)进行失活,得到突变株;在不同硫源的培养基中进行分批发酵,分析突变株的生长特点;通过pH控制,使用限磷的连续发酵方法将丙酮丁醇梭菌维持在产酸期和产溶剂期,分析野生型菌株和突变株在连续发酵中的生长情况。【结果】成功构建Δfer和ΔmccB突变株。在分批发酵中,敲除fer基因的突变株无法利用硫酸盐作为硫源,但添加亚硫酸盐或半胱氨酸可以使其恢复生长;在以半胱氨酸为唯一硫源进行分批发酵时,其终浓度1mmol/L时不会影响野生型与Δfer突变株的生长,但高于1mmol/L时生长均会受到抑制。在连续发酵中,Δfer突变株不能在产溶剂阶段生长,添加过量的半胱氨酸也不能恢复生长;敲除mccB基因的突变株仍能在添加甲硫氨酸的培养基中生长,但最大OD仅为野生型的57%;相较于野生型,ΔmccB突变株在产酸期和产溶剂期的生长均受到抑制。【结论】fer基因为半胱氨酸合成途径中硫酸盐还原为亚硫酸盐的关键基因,其控制合成的半胱氨酸不能完全由外源的半胱氨酸替代,敲除后对生长的抑制主要表现在连续发酵中的产溶剂阶段。mccB基因参与调控甲硫氨酸转化为半胱氨酸的过程,其敲除会影响甲硫氨酸到半胱氨酸的转化,但不会阻断该生物反应过程。

【基金】 国家自然科学基金(31800026);中国科学院生物燃料重点实验室项目(CASKLB201804)~~
【所属期刊栏目】 研究报告 (2020年03期)
  • 【DOI】10.13343/j.cnki.wsxb.20190252
  • 【分类号】TQ922
  • 【下载频次】64
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