集胞藻PCC6803丁醇脅迫的耐受機制.pdf

1、由于光合藍細菌能夠以太陽能和二氧化碳作為唯一的能源和碳源,所以最近它提議作為“微生物工廠”來生成生物能源丁醇。集胞藻PCC6803是藍細菌的一種,是光合細菌的模式菌株。然而,為了提高“微生物工廠”的生產(chǎn)效率,一個值得強調(diào)的關(guān)鍵問題是光合宿主集胞藻PCC6803對于有機溶劑丁醇的較低耐受性。對集胞藻丁醇耐受性機制的研究,對將來改造集胞藻以提高其丁醇耐受性,從而有助于集胞藻PCC6803成為高產(chǎn)丁醇的宿主菌,具有重要的研究價值。
　　

2、在本文中,首先以二代RNA測序為基礎(chǔ)的定量轉(zhuǎn)錄組方法來確定在模式菌集胞藻PCC6803中丁醇耐受相關(guān)的目標(biāo)基因。結(jié)果顯示在丁醇脅迫下的所有三個時間點總共有278個基因受到誘導(dǎo)。很多編碼熱激蛋白、氧化應(yīng)激相關(guān)蛋白、轉(zhuǎn)運蛋白的基因都涉及了常見的壓力反應(yīng),在丁醇脅迫情況下受到了誘導(dǎo)。其次,基于GC-MS的代謝組分析確定與丁醇耐受相關(guān)的代謝物的變化。結(jié)果顯示總共鑒定得到的73個代謝物中有46個代謝物在丁醇脅迫的環(huán)境下都得到了不同程度的誘導(dǎo)。壓力

3、應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)的代謝物如3-磷酸甘油酸酯、甘氨酸、絲氨酸和尿素在丁醇處理過的細胞中都得到了誘導(dǎo)。再次,為了驗證潛在的丁醇耐受相關(guān)的基因,我們構(gòu)建了一些相關(guān)基因的基因敲除株。突變株的表型比較分析顯示這些基因都涉及到了丁醇耐受。最后,篩選出轉(zhuǎn)錄組分析的表達上調(diào)的基因,將這些基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌中進行高表達,獲得了目標(biāo)基因在大腸桿菌中高表達的突變株。
　　在丁醇環(huán)境下,集胞藻PCC6803采用了細胞內(nèi)復(fù)雜的分子機理來對抗壓力,綜合的組學(xué)分析方