【摘 要】
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肽聚糖(PG)对维持细胞壁形态及机械强度起着关键作用,同时影响着细胞的生长、分裂等。PG的合成是合成酶与水解酶协调的动态过程。为了挖掘乳酸乳球菌F44中PG的合成调控对菌体
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肽聚糖(PG)对维持细胞壁形态及机械强度起着关键作用,同时影响着细胞的生长、分裂等。PG的合成是合成酶与水解酶协调的动态过程。为了挖掘乳酸乳球菌F44中PG的合成调控对菌体的生长及应对酸胁迫能力等之间的关系,本文对乳酸乳球菌PG合成及其骨架修饰相关酶进行了相关研究。不同培养pH下菌体PG结构呈现差异:随着pH降低,PG交联度下降。D-Asp是PG肽桥主要成分,对PG合成有重要影响。通过细胞内Asp含量测定发现,随着培养pH降低D-Asp减少,而L-Asp积累,这种巨大波动影响PG结构。进一步通过对Asp消旋酶(RacD)的表达及酶学表征表明pH几乎不影响RacD,但显著影响酶活性进而影响D-Asp含量。酶学动力学实验进一步表明不同pH下RacD催化活性改变调控D-Asp含量,结合体外合成含单糖五肽-D-Asp的PG前体实验结果证明,pH通过影响RacD酶活性调控D-Asp的含量,进而影响细胞壁PG结构。此外,PG骨架MurNAc的O-乙酰化和GlcNAc的N-去乙酰化修饰对水解酶具有调控作用。通过遗传学手段提高这两种修饰程度可以降低PG对水解酶的敏感性并对PG结构产生影响。通过HPLC-MS分析PG分子结构发现这两种修饰均可提高PG交联度,进而提高细胞壁的稳定性。细胞壁稳定性的增强有利于增强菌体抵抗逆境的鲁棒性,进而降低菌体自溶、提高酸耐受性。酸鲁棒性促进菌体nisin产量,这为工业菌株改造提供了新思路。本研究首次证明RacD通过感知细胞内pH变化改变其酶活性,进而调控胞内D-Asp合成影响PG结构。同时,PG骨架修饰通过影响水解酶活性调控PG的结构进而提高菌体抗逆境能力以及nisin合成能力。
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