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[科研进展]微生物制造工程研究室在转录因子CgCrz1p调控pH动态平衡机制研究取得新进展
时间: 2016-10-20 22:54:17  点击: 0

        光滑球拟酵母作为丙酮酸工业化生产的唯一微生物,也被用于生成其他有机酸如苹果酸,富马酸和α-酮戊二酸的研究。然而,在有机酸发酵生产过程中光滑球拟酵母面临着两个关键问题:即酸胁迫和高盐胁迫。胞外有机酸的积累造成发酵液pH下降,抑制了菌株的生长,从而降低有机酸的产量。为了提高生产菌株的酸耐受性,一些策略,如菌种驯化、理性基因工程改造、添加外源辅助物质策略被广泛研究。其中由于转录因子在应答酸胁迫方面发挥着重要作用,引起越来越多的关注。在许多微生物中,转录因子Crz1p被发现在金属阳离子胁迫、细胞壁结构或功能、酸碱平衡、酒精适应、咖啡因胁迫、抑菌药物耐受等等方面发挥重要作用。然而光滑球拟酵母中的CgCrz1p功能的研究尚未有相关报道。

  微生物制造工程研究室对光滑球拟酵母转录因子CgCrz1p调控pH动态平衡的具体机理进行了一系列深入研究。该研究从光滑球拟酵母的转录组学和脂质组学方向入手,对突变菌株CgCrz1Δ在酸性环境下的基因表达、细胞膜脂质成分与结构性质进行了研究。研究发现:与野生型菌株相比,CgCrz1Δ中与膜脂质代谢相关的许多基因表达下调,包括脂肪酸合成与代谢、甾醇合成以及膜磷脂的合成路径;脂质组学分析,不饱和脂肪酸C181、不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例以及麦角甾醇含量分别下降了30%46%30%;细胞膜结构分析,细胞膜完整性、流动性以及膜H+-ATPase活性分别下降了45%9%50%;而过量表达基因CgCRZ1,提高了菌株的细胞膜脂质成分含量,增强了细胞膜的结构性质。结果证实,在没有pH缓冲剂的发酵环境中,过量表达CgCrz1p使细胞干重和丙酮酸产量分别提高了48%60%。本研究表明CgCrz1p通过改变膜脂质成分来调节pH的动态平衡,进一步提出酸性条件下,改变细胞膜的结构提高光滑球拟酵母的生产性能的策略。

  该研究得到国家自然科学基金 (3127007921422602)的资助。研究结果在Applied and Environmental Microbiology杂志发表,江南大学生物工程学院13级硕士研究生闫冬妮为论文第一作者。


   文章链接:http://aem.asm.org/content/early/2016/09/19/AEM.02186-16.abstract


pH条件下对光滑球拟酵母质膜的影响

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