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红球菌R04分离于华北油田污染土壤中,可以高效降解联苯等多种芳香族化合物。红球菌R04通过2,3-双加氧酶途径降解联苯,在此过程中产生的中间代谢产物,如HOPDA、苯甲酸等,会先被排出体外,随后再进入体内。红球菌R04转录组测序发现,在联苯培养条件下6个注释为膜蛋白功能的基因上调表达,其中上调表达量最高的基因是RHOGL009301,但此基因的生理功能是否与物质运输相关,目前尚不清楚。对芳香化合物来说,通过转运蛋白的作用跨膜进入细胞,是其降解过程的第一步;在代谢过程中生成的中间产物进出细胞也需要膜蛋白的协助。苯甲酸是许多芳香化合物生物降解的关键中间代谢产物,广泛应用于食品、医药、化工、塑料及染料工业中。开展苯甲酸的微生物降解及转运机理的研究,对人类的生存和健康有重要的指导作用。本研究对膜蛋白基因RHOGL009301敲除后获得的缺陷型菌株R04ΔMP和野生型菌株的生长、代谢作了详细对比分析,以期确定该膜蛋白的生理功能与苯甲酸转运的关系。与野生型菌株相比,缺陷型菌株在联苯和苯甲酸培养条件下的生物量明显降低,生长速度减慢,稳定期延后;随着联苯、苯甲酸浓度的增加,野生型菌株和缺陷型菌株R04ΔMP最终生物量相差增大。HPLC结果分析表明,缺陷型菌株R04ΔMP可以代谢联苯,且细胞内联苯的浓度没有明显变化,该膜蛋白并不是联苯运输的膜蛋白;缺陷型菌株R04ΔMP代谢苯甲酸时,细胞外的苯甲酸减少较慢,细胞内的苯甲酸增加较慢,该膜蛋白与苯甲酸的跨膜转运相关。本课题组红球菌R04基因组测序结果证实红球菌R04基因组中有苯甲酸转运蛋白BenE和BenQ的编码基因。缺陷型菌株R04ΔMP只是对苯甲酸的转运减少,对苯甲酸和联苯的降解速度减慢,但苯甲酸的代谢没有终止,红球菌R04也没有停止生长。红球菌R04膜蛋白RHOGL009301在Rhodococcus erythropolis中实现了可溶性表达,诱导培养后的菌株Re-9301在联苯和苯甲酸培养条件下的生物量明显升高。膜蛋白RHOGL009301的表达加快了细胞内外苯甲酸的转运,加快了菌株对苯甲酸的降解。苯甲酸是联苯代谢的中间产物,因此也加快了菌株对联苯的降解。该膜蛋白RHOGL009301的生理功能与苯甲酸的运输有关,是一种参与苯甲酸跨膜运输的转运蛋白;与之前文献报道的苯甲酸的转运蛋白相比,RHOGL009301基因序列不同,蛋白质序列只有较低的相似性(最高只有13%),说明此膜蛋白是一种新型的苯甲酸转运蛋白。