乳酸乳球菌鼠李聚糖合成基因rmlA及rgpA的调控机制

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nafei123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在乳酸乳球菌的生长过程中,细菌发酵的产物如乳酸、Nisin等会作为环境中的刺激因子影响细菌的生长。作为细菌的外层屏障,乳酸乳球菌细胞壁外的表面多糖在菌株耐受性中发挥了重要作用。近来,在乳酸乳球菌中发现了一种鼠李聚糖结构,该结构与肽聚糖层共价相连,和细胞壁一起作为细菌的外层屏障发挥作用。已有研究发现乳酸乳球菌的鼠李聚糖层与细菌的环境耐受性存在关联。因此研究乳酸乳球菌鼠李聚糖层的合成调控对于提高细菌耐受性,构建高鲁棒性工程菌株具有重要意义。鼠李聚糖的合成通路主要涉及到三个部分,分别是单糖底物的合成、糖链的延长与转运,以及其它相关基因的协同,对应三个相关基因簇发挥作用。本研究首先分析了鼠李聚糖合成基因的保守性,并进行了相关启动子区的预测。耐受性实验证明过表达rmlA与rgpA可让乳酸乳球菌的耐受性提高,耐酸性分别提高至1.60和1.85倍。通过DNApull-down实验调取得到了rmlACBD、rgpABCDF以及g0181-0185启动子区的转录调控因子。实验确定了rmlA与rgpA启动子存在潜在调控因子,而g0181启动子尚未发现调控因子。DNApull-down得到的rmlA启动子区的潜在转录因子有RmaD,RliA,YbdA,YfjG,NapB。首先构建了调控因子的过表达菌株,通过qPCR确定出三个作用较为明显的转录因子:RmaD、YbdA、NapB。经过各项耐受性实验,筛选出了转录因子NapB其为与耐受性相关的鼠李聚糖调控基因的抑制子。随后进行了EMSA实验并构建LacZ报告载体,在体外与体内证明了调控因子NapB可以特异性与rmlA启动子区域结合,作为抑制子来抑制基因rmlA的表达。EMSA定位到NapB作用的motif区域:5’CCTATTTNNCAACNNTTTATCC3’。构建了缺失NapB的乳酸乳球菌敲除菌株,并进一步验证了其表型及调控作用,其中敲除napB的菌株酸耐受性提高至野生型的1.67倍。rgpA启动子区的潜在转录因子有RmaD、YbdA、RliA和YcdF。过表达菌株的qPCR确定出三个作用较为明显的转录因子:RmaD、YbdA、YcdF。随后筛选出了YcdF为鼠李聚糖调控基因rgpA的抑制子,与耐受性相关。通过EMSA实验及LacZ报告载体,在体外与体内证明了调控因子YcdF可以特异性与rgpA启动子区域结合,抑制基因rgpA的表达。进一步的EMSA实验定位得到YcdF的motif区域。通过验证了其表型及调控作用,发现缺失YcdF的菌株耐酸性提高至野生型的1.91倍。通过生物信息学技术分析了rmlA及rgpA启动子区域的保守性,绘制了转录因子NapB与YcdF的进化树,证明了其调控作用的广泛分布。
其他文献
以电活性微生物为核心的微生物电催化系统(MES),在能源、环境、化工等多个领域获得广泛应用。其中,由于过程清洁、费用低廉,采用MES处理生物质能源木质纤维素正在成为行业热点研究。但是,由于模式产电菌的底物谱范围窄,木质纤维素作为组成相对复杂的化合物难以被MES高效转化。尽管,研究人员采用代谢工程策略拓宽了产电菌的可利用底物范围,但是繁重的工程化改造为产电菌带来的代谢负荷、排异效应极大限制了产电菌自
学位
CRISPR系统作为细菌和古细菌的适应性免疫系统,如今已经在细菌、真菌和哺乳动物细胞中被开发为可编程的基因编辑工具。理论上,CRISPR系统能靶向任何DNA序列并进行切割,但实际应用会受到PAM区、脱靶效应、蛋白大小和细胞毒性等因素的限制。因此CRISPR系统的优化一直是现在的研究热点,大多数的蛋白改造技术已经被利用在Cas(CRISPR-associated)蛋白的改造中,但DNA改组技术(DN
学位
硼是一种重要的工业原料,广泛应用于陶瓷、半导体、超导体和冶金等行业。11B和10B是两种稳定的硼同位素,自然丰度分别为80.22%和19.78%。11B和10B在核工业和医学等领域都有非常重要的应用,这两种同位素实际应用的关键是将它们分离到较高的浓度。相较于化学交换精馏法分离硼同位素,色谱法具有吸附容量大、回收率高、操作过程简单、成本较低等优点。四氧化三铁磁性纳米粒子对硼同位素具有优良的吸附分离能
学位
天然产物是制药工业的重要来源,链霉菌是天然产物的资源宝库。迄今为止,约三分之二的天然抗生素和一系列抗癌、抗蠕虫、抗真菌和免疫抑制药物均来源于链霉菌。测序技术的发展揭示了链霉菌富含天然产物生物合成基因簇,然而,在传统的实验室条件下,这些基因簇大多处于沉默状态,因此,开发沉默基因簇激活技术对于天然产物的挖掘是有必要的。目前,基于CRISPR-Cas系统的一系列基因编辑工具在沉默基因簇激活上具有重要的地
学位
为解决化石燃料引起的环境污染和能源短缺问题,开发清洁可再生的能源刻不容缓。与风能、太阳能、潮汐能等易受自然环境影响的间歇性能源相比,氢能因其环保、可储存的特性,具有更大的应用潜力,而且碱性条件下的电解水产氢拥有高质量、无污染、来源丰富等优点,被认为是极具前景的产氢方法之一。因此,为了提高电解水效率,设计性能优良、价格低廉的电催化剂变得尤为重要。在析氢反应(HER)中,氢氧化物Ni(OH)2的Ni2
学位
水平基因转移是生物进化的重要途径之一,目前已作为成熟工具被应用于生物底盘改造、重要天然产物的异源表达等。链霉菌可产生丰富的天然产物,常被用作异源表达宿主。接合转移是水平基因转移的方式之一。目前一些有重要价值的非模式链霉菌接合转移效率较低,无法顺利进行遗传改造,因此需要对接合转移过程进行进一步探究和优化。植物凝集素是一种糖蛋白,可以与细菌表面的糖基特异性结合,从而修饰在细菌表面。本研究利用植物凝集素
学位
电子封装金属引线框架材料用于承载芯片及其连接线路,电子封装塑封材料对芯片具有支撑和保护作用,两者对芯片热性能和可靠性至关重要。随着集成电路中芯片集成度的不断提高,发热现象也愈加严重,芯片温度每上升2℃,可靠性将下降10%。因此亟需开发具有高导热性能的电子封装材料以提高芯片的散热效率。本课题利用石墨烯面内方向高导热系数的特性使其定向分布于铜基引线框架材料和环氧树脂基塑封材料中,以提高电子封装材料的导
学位
锂离子电容器是一种结合锂离子电池和双电层电容器储能机制的新型电化学储能器件,综合了两者各自的优势,具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命等优点,被认为是目前最有前途的高性能储能装置之一。石墨烯由于其独特的结构而具有高比表面积、高容量、高电导率和稳定的物化性质等优点,是高性能锂离子电容器理想的电极材料。但是,石墨烯的微观形貌、片层结构和活性位点等会影响锂离子电容器的能量密度和功率密度。因此,制备高比
学位
酶是一种高选择性、环境友好、作用条件温和的天然生物催化剂。但酶在非天然环境下活性和稳定性较差,这大大限制了酶的工业化应用。作为改造酶的有效手段,聚合物修饰近年来已成为研究的热点。然而目前可有效提升酶性能的聚合物种类并不丰富,因此开发新型有效的聚合物材料具有重要的研究价值。脂肪酶是生物转化中最为重要的酶之一。甲基丙烯酸酯类聚合物接枝脂肪酶已被报道可以有效提升酶的催化性能,基于此,本研究进一步探究不同
学位
群体感应(Quorum sening,QS)是细菌通过感知环境信号分子表达相关基因,控制菌群密度或调控菌群行为的系统。作为细菌之间一种常见的交流方式,群体感应在协调种群关系、维持菌群稳定中发挥着重要的作用。近年来,在人工合成微生物菌群的基础上尝试新的研究手段,以期获得优于传统地培养单一工程菌株的独特优势。本文基于群体感应的基因逻辑线路利用基因工程的手段对五株大肠杆菌进行了改造,形成了三种不同相互作
学位