植物乳杆菌C88胞外多糖生物合成基因的克隆及序列比对

乳酸菌胞外多糖能显著改善发酵乳制品及食品的流变学和质构特性。为进一步了解乳酸菌胞外多糖的生物合成途径及调控机制,本研究对参与植物乳杆菌C88胞外多糖生物合成基因簇的部分序列进行了克隆和鉴定。根据GenBank中已报道植物乳杆菌基因序列的保守区域设计特异性引物,扩增出植物乳杆菌C88生物合成蛋白基因(cps4A)序列,并通过染色体步移方法克隆了植物乳杆菌C88参与胞外多糖合成基因簇的部分序列(4.9kb)。利用生物信息学方法预测基因簇中6个阅读框的结构和功能,结果表明该序列与已报道的乳酸杆菌胞外多糖生物合成基因具有高度的同源性(>96%);对各阅读框功能预测分析发现,这6个基因主要编码参与胞外多糖合成中的多糖合成蛋白、糖链长度检测蛋白、UDP-葡萄糖-4-异构酶和糖基转移酶。本研究将为利用基因工程方法调控多糖的合成和产量提供理论依据。

乳酸菌胞外多糖的结构、生物合成及其应用

胞外多糖(EPS)是微生物在生长代谢过程中分泌到细胞壁外常渗于培养基的一类糖类化合物。这些高分子糖类聚合物因具有独特的流变学特性和分子结构,可作为增稠剂、乳化剂和稳定剂等在食品和非食品工业中发挥重要作用。一些乳酸菌胞外多糖还具有促进免疫、降低胆固醇和抗肿瘤等特性。本文综述了乳酸菌胞外多糖的化学结构、生物合成机制及其在食品中的应用。

鼠李糖乳杆菌JAAS8胞外多糖聚合和转运相关基因的克隆及生物信息学分析

本研究根据GenBank中多株鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)磷蛋白磷酸酶(phosphorotein phosphatase,wzb)和多糖共聚酶(polysaccharide co-polymerase,wzd)基因的保守序列信息设计特异性引物,以鼠李糖乳杆菌JAAS8基因组DNA为模板,经PCR扩增获得JAAS8磷蛋白磷酸酶和多糖共聚酶基因的部分序列,利用染色体步移方法(chromosome walking)结合PCR技术获得了参与胞外多糖生物合成的酪氨酸蛋白激酶(tyrosine-protein kinase,wze)、转录调节子(transcriptional regulator,wzr),多糖重复单元转运子(polysaccharide transporter,wzx)和多糖重复单元聚合酶(repeat unit polymerase,wzy)序列,片段长度约8.5kb。生物信息学比对和分析表明,除多糖重复单元聚合酶基因外,其它5个基因预测氨基酸序列与GenBank已报道的乳酸菌胞外多糖生物合成基因簇高度同源,尤其是磷蛋白磷酸酶与鼠李糖乳杆菌HN001的同源性高达99%。对各阅读框功能预测分析表明这6个基因序列主要参与胞外多糖合成过程中多糖聚合、糖链长度检测、多糖转运和输出,为进一步了解乳杆菌胞外多糖生物合成途径和调控机制奠定了基础。

微生物胞外多糖生物合成研究进展

微生物胞多外糖 (EPSs)在食品和医药等方面具有很大的应用价值 ,近年来 ,有关EPSs生物合成研究 ,以及参与EPSs生物合成的基因蔟的不断发现 。

细菌胞外多糖的生物合成与基因控制

细菌胞外多糖是指细菌在生长发育过程中合成并分泌到细胞外的长链,高分子糖类聚合物。细菌胞外多糖的生物合成途径涉及装配、多聚化及运输三个过程,是多种酶和转运系统的结果,其发生的部位包括胞内和胞外,有些合成过程会发生在细胞壁上,对于胞外多糖合成相关基因的报道,发现控制胞外多糖合成是一大类基因簇,不同的菌株其基因簇的数量和种类各不相同。这些研究的不断更新为将来胞外多糖的应用提供了更加广阔的前景。

微生物次级代谢产物生物合成基因簇与药物创新

微生物产生众多结构和生物活性多样的次级代谢产物,其生物合成基因簇的克隆是药物创新和产量提高的必要前提。迄今为止已有超过150种生物合成基因簇通过各种方式被克隆,并被用于组合生物合成、体外糖类随机化、代谢工程的定向改造。我们研究室已经克隆并测定了氨基糖苷类井冈霉素/有效霉素、多烯类抗生素FR-008/克念菌素、聚醚类南昌霉素、聚酮类梅岭霉素、杂合聚酮-多肽类口恶唑霉素等生物合成基因簇。深入的基因功能分析揭示了他们独特的生物合成途径和调节机理,为正在进行的组合生物合成结构改造和代谢工程产量提高奠定了基础。

组合生物合成聚酮类药物研究进展

在筛选和发展新型微生物药物方面组合生物合成日益成为生物、化学和医药界关注的重点。基于聚酮类(PK)天然产物的独特化学结构和良好生物活性,研究它们的生物合成机制,将为合理化遗传修饰生物合成途径获得结构类似物提供遗传和生物化学的基础,实现利用现代生物学和化学的技术手段在微生物体内进行药物开发的目的。现综述近年来组合生物合成技术的基本原理、聚酮合酶的基本作用机制以及合成途径的改造情况等。

微生物多糖的生物合成及代谢工程研究进展

综述了微生物多糖的生物合成途径、基因簇结构与功能和代谢工程的研究进展。真菌多糖的合成途径主要包括:前体核苷酸糖(单糖的活化形式)的合成、合成的起始反应、重复单元的延伸、翻转和聚合、多糖的输出。多糖合成过程中涉及大量的基因,大多数基因存在多糖合成基因簇中,随着基因测序技术的发展,大量的多糖合成基因簇被发现和研究。研究表明:通过调控涉及糖核苷酸合成途径的酶水平可提高胞外多糖的产量,而增加多糖合成基因簇基因在微生物中的表达,可产生更高的多糖合成代谢流。

鼠李糖乳杆菌JAAS8胞外多糖生物合成基因的克隆及生物信息学分析

根据已知乳杆菌胞外多糖生物合成基因的同源性,利用其保守区设计引物,扩增出鼠李糖乳杆菌JAAS8磷蛋白磷酸酶基因(wzb)序列,并通过染色体步移法克隆了鼠李糖乳杆菌JAAS8参与胞外多糖生物合成基因簇全部序列(19.7kb),利用生物信息学方法预测了基因簇16个阅读框的结构和功能。结果表明,该序列与已报道的乳杆菌胞外多糖生物合成基因具有高度同源性。welF、welG、welH、welI、welJ和welE为合成寡糖重复单元的糖基转移酶基因。rmlA、rmlB和rmlC基因与dTDP-L-鼠李糖前体的生物合成密切相关。wzd、wze、wzy、wzx、wzr和wzb基因预测蛋白主要参与胞外多糖合成过程中多糖链长检测、聚合和输出。

鼠李糖乳杆菌JAAS8胞外多糖生物合成基因的克隆和序列分析

根据已报道乳杆菌胞外多糖生物合成基因的同源性,利用其保守区设计引物,扩增出鼠李糖乳杆菌JAAS8RmlA基因部分序列,并通过染色体步移法扩增出Rml(ACB)的序列。获得了鼠李糖乳杆菌JAAS8胞外多糖生物合成基因4.1 kb序列片段,编码4个可读框。利用BLAST和ClustalX程序对获得序列进行生物信息学分析,预测其结构和功能。结果表明:该序列与已知鼠李糖乳杆菌胞外多糖生物合成基因具有高度同源性,RmlA、RmlC和RmlB基因与dTDP-L-鼠李糖前体的生物合成密切相关。

嗜热链球菌IMAU20246胞外多糖基因簇及其表达分析

【目的】嗜热链球菌IMAU20246是一株具有良好发酵特性且高产胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)的菌株,但其EPS基因簇及合成途径尚不清晰。因此可通过全基因组测序及生物信息学分析菌株基因组序列,探究EPS合成及调控机制。【方法】本实验对嗜热链球菌IMAU20246进行全基因组测序并进行生物信息学分析,解析EPS生物合成相关基因簇及EPS合成途径,同时采用实时荧光定量PCR技术(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)对其不同时间点EPS基因簇的表达进行定量分析。【结果】嗜热链球菌IMAU20246基因组中有一个18.1 kb的EPS生物合成基因簇,编码15个与EPS生物合成相关的基因。嗜热链球菌IMAU20246通过转运葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖、乳糖、海藻糖、纤维二糖及蔗糖合成UDP-葡萄糖、dTDP-葡萄糖、dTDP-鼠李糖、UDP-半乳糖、UDP-呋喃半乳糖、UDP-N-乙酰葡萄糖胺和UDP-N-乙酰半乳糖胺等7种糖核苷酸。qRT-PCR的结果表明,EPS基因簇中的基因在细胞生长阶段均能表达,特别是糖基转移酶基因epsE、epsF、epsH和epsJ在培养6 h时表达量最高,此时EPS产量达到最高。【结论】本研究从基因组解析了嗜热链球菌IMAU20246 EPS基因簇及其合成途径,为菌株的进一步开发提供了理论依据。