大肠杆菌过氧化物酶EfeB在细胞氧化应激中的作用

为了阐明过氧化物酶EfeB对大肠杆菌胞内氧化应激调控的影响,对编码基因efeB进行了同源重组敲除及同源过表达,考察了菌体生长、丙二醛浓度及胞内活性氧水平的变化,并进一步比较了efeB过表达菌株中与氧化胁迫相关基因efeU、efeO、sodA、oxyR、katE和细菌重组修复基因recA在正常和过氧化氢刺激下的表达水平变化。结果表明:过表达efeB对菌体生长有促进作用,过表达菌株Eco/pEE胞内的丙二醛含量相比出发菌株(223.79 nmol/g蛋白)下降了85%,胞内活性氧是出发菌株的1.36倍,同时katE下调了87.62%,efeU、efeO、sodA、oxyR、recA分别上调3.88、1.33、2.48、1.95和1.49倍,过表达菌株Eco/pEE在过氧化氢刺激条件下,katE进一步下调了94.81%,recA进一步上调了8.09倍;反之,菌株缺失efeB生长减缓,胞内丙二醛的含量是出发菌株的1.15倍,胞内活性氧是出发菌株的0.5倍。以上结果提出了大肠杆菌EfeB在细胞氧化应激下新的生理功能。

基于转录物组学的大肠杆菌血红素过氧化物酶EfeB的生理功能解析

大肠杆菌血红素过氧化物酶EfeB属于染料脱色过氧化物酶超家族。该家族的酶类一般具有良好的合成染料降解能力,但是其在生物体内的功能尚不清楚。为了深入研究EfeB的生理功能,本文通过同源重组的方法构建了efeB敲除菌株Eco△efeB,比较了亲本菌株E.coli BL21和Eco△efeB在基因组转录水平上、不同条件下的细胞生长以及对铁离子应答上的差异。结果表明:efeB基因的缺失引起了菌体1765个基因的差异表达,这些基因主要与菌体的细胞代谢途径、细胞膜合成和鞭毛运动有关;在pH为7.0时,BL21和EcoΔefeB的生长无显著差异,但在pH4.5时BL21的生长明显优于EcoΔefeB,efeB基因的功能性表达可以支持大肠杆菌在低pH下的生存;当培养环境中有Fe;存在时,efeB显著上调。以上结果为EfeB生理功能的认知和利用提供了一定的理论依据。

大肠杆菌铁相关基因的调控对血红素合成的影响

血红素(heme)是一种金属卟啉化合物,在细胞中具有重要的生理功能,实际生产中应用广泛,目前对大肠杆菌(Escherichia coli)血红素合成途径调控的研究主要集中在上游,而下游部分较少。为了研究下游途径的改造对大肠杆菌血红素合成的影响,对合成途径最后一步的相关基因进行了不同的表达调控。研究结果表明,在铁摄取调节子(ferric uptake regulator,Fur)基因fur缺失菌中过表达亚铁鳌合酶(ferrochelatase)基因hemH会抑制血红素的合成;而过表达染料脱色过氧化物酶(dye-decolorizing peroxidase)基因efeB可以缓解因fur缺失而造成的血红素含量下降;efeB和hemH基因的共表达则可以有效提高血红素的含量,达到出发菌株E.coli BL21的1.72倍。研究结果为提升大肠杆菌血红素含量的研究提供了一定的策略和理论依据。