2661.集胞藻pcc6803耐鹽機(jī)制及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子功能的研究

1、集胞藻集胞藻PCC6803耐鹽機(jī)制及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子耐鹽機(jī)制及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子功能的研究功能的研究Salttolerancemechanismfunctionalacterizationoftranionalregulatsinsynechocystissp.PCC6803領(lǐng)域：制藥工程作者姓名：張曉清指導(dǎo)教師：張衛(wèi)文教授企業(yè)導(dǎo)師：劉璐高級(jí)工程師天津大學(xué)化工學(xué)院學(xué)院二零一六年五月摘要光合藍(lán)細(xì)菌集胞藻生長(zhǎng)環(huán)境中鹽濃度的變化對(duì)其生存有著很大的影響，

2、直接利用海水進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。另外集胞藻的代謝活動(dòng)大多由轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子調(diào)控，但是目前只有個(gè)別轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的功能得到了驗(yàn)證，這就限制了對(duì)集胞藻代謝途徑的研究。為了探究光合藍(lán)細(xì)菌集胞藻PCC6803的耐鹽性，在之前的研究中發(fā)現(xiàn)一個(gè)編碼CO2固定蛋白的基因（sll1738）以及三個(gè)編碼假想蛋白的基因（ssr3402、slr1339和ssr1853）在鹽脅迫72小時(shí)之后表達(dá)量會(huì)有明顯的變化，并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示這些基因的相應(yīng)敲除株對(duì)鹽也

3、有敏感性。為了進(jìn)一步研究這些基因可能的作用機(jī)制，我們運(yùn)用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)集胞藻野生株以及四個(gè)突變株進(jìn)行了代謝組學(xué)分析。檢測(cè)共得到60種代謝物，然后構(gòu)建權(quán)重基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)來(lái)分析突變株中與鹽脅迫相關(guān)的代謝模塊以及中心化合物，分析結(jié)果顯示與sll1734、ssr3402、slr1339和ssr1853敲除相關(guān)的代謝模塊分別有2個(gè)、1個(gè)、0個(gè)和2個(gè)。與突變株相關(guān)的代謝模塊中包含的代謝物有賴氨酸和棕櫚酸，這說(shuō)明在長(zhǎng)時(shí)間鹽脅迫中氨基酸和脂肪酸

4、參與了集胞藻的關(guān)鍵保護(hù)機(jī)制。之后又用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)對(duì)代謝組分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果顯示與賴氨酸和脂肪酸合成途徑相關(guān)的基因呈現(xiàn)表達(dá)上調(diào)趨勢(shì)。本研究為集胞藻在長(zhǎng)時(shí)間鹽脅迫條件下代謝網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)機(jī)制探究提供了新的思路。為了進(jìn)一步探究集胞藻中轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子（TranionalRegulatTR）的功能，我們構(gòu)建了32個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子（TR）的敲除株，對(duì)這些突變株的表型進(jìn)行了分析之后，又用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)其代謝組學(xué)進(jìn)行了分析。分析結(jié)果

5、顯示只有四個(gè)TR突變株（Δsll1872，Δslr0741，Δslr0395和Δslr1871）與野生株在生長(zhǎng)上有差別，其余突變株雖然在生長(zhǎng)上與野生株沒(méi)有明顯區(qū)別，但是從代謝組數(shù)據(jù)上來(lái)看它們之間都能明顯區(qū)分開，這說(shuō)明了集胞藻中的這些TR基因在功能上是有著明顯區(qū)別。在將代謝組學(xué)與系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系共同分析比較之后發(fā)現(xiàn)有5對(duì)TR基因在代謝物聚類圖以及系統(tǒng)進(jìn)化樹上都有著相近的關(guān)系，這表明每對(duì)基因有著功能的類似性。更多的基因?qū)υ谶M(jìn)化上沒(méi)有相近關(guān)系但是