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由于其出色的利用阳光和二氧化碳生长的能力,蓝藻被认为是一种潜在的生产高附加值产品的绿色宿主。开发这一宿主潜能的瓶颈在于其在生长期间需要面对不利的自然条件,如高光照等。与其他生物体一样,蓝藻也对不利条件产生的活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)发生响应,这些ROS对葡萄糖代谢途径造成的影响会阻碍产物的最优合成,因为生物体内大多数代谢途径都需要葡萄糖代谢途径的中间产物来供给。因此,在基因层面上了解蓝藻响应不利条件的机制和介导葡萄糖代谢途径和其他信号途径的交互作用对于建立一个稳定的宿主细胞来说是非常关键的。同时,蓝藻作为单细胞生物也是一个了解葡萄糖代谢和其他细胞活动之间相互作用的完美平台,比方说当植物在不利的生理条件下发生的光合作用、叶绿素代谢等。为了解析在糖和ROS同时存在情况下的细胞代谢,我们将Synechocystis sp.PCC 6803置于72h的黑暗条件下进行异养培养(heterotrophic,[GLC(+)DARK]),然后转入高光进行暗诱导的混合培养(dark induced mixotrophic in high light,[GLC(+)DARK-LIGHT])。结果显示,GLC(+)DARK-LIGHT条件会诱发产生氧化应激,使得野生型菌株(wild type,WT)无法正常生长。而一株敲除了slr0895(编码TerR家族HTH型二元响应调控因子)的突变株(D95)则能够良好生长,并且在葡萄糖利用率、糖原和色素含量上均与WT有较大差异。通过在D95菌株中表达slr0895获得敲除回复突变株C95(complementary D95),其表现出与WT相同的生长特征和表型。另外,与WT和C95相比,D95具有更低的ROS含量,qRT-PCR实验显示在GLC(+)DARK-LIGHT条件下sodB和slr0896这两个基因的表达量在D95中有显著上升。基于slr0895可能参与ROS响应调控的假设,我们首先运用Chip-PCR手段来筛选slr0895潜在的靶基因,发现slr0896能够与slr0895直接结合,表明slr0895是slr0896的负调控因子。两个基因的双敲突变株D95-96显示了升高的ROS含量和WT表型的回复,进一步表明slr0896在ROS缓和途径中扮演了关键的角色。而且,在GLC(+)DARK-LIGHT条件下,包括sigE(葡萄糖代谢的正调控因子)以及sigE调节子的一些相关基因的表达量具有明显的上升。利用LC-MS和GC-MS对WT和D95进行代谢组学分析,D95显示出活跃的ROS响应、缓和,以及葡萄糖代谢从糖酵解途径[GLC(+)DARK]转向氧化磷酸戊糖途径[GLC(+)DARK-LIGHT]等特性。综上所述,我们认为slr0895扮演了参与在生理条件下接收来自ROS的信号,并将应激消除的基因表达和葡萄糖代谢关联起来的角色。这是首篇关于蓝藻中转录因子能够响应在葡萄糖和不利条件压力下产生的ROS,并参与葡萄糖代谢调控的研究报道。这些发现对于理解在相似条件下植物中的ROS信号和葡萄糖代谢,以及构建具有更高ROS耐受性的蓝藻菌株都具有重要的意义。