嗜碱芽孢杆菌N165糖代谢分子机制的研究

《嗜碱芽孢杆菌N165糖代谢分子机制的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、圆凼密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文嗜碱芽孢杆菌N16．5糖代谢分子机制的研究作者姓名：塞亚国指导教师：呈延麴硒宜员史垦科堂陵微生物研宜所学位类别：理堂簋±学科专业：微生物堂研究所：2013年5月StudyonCarbohydrateUtilizationofAlkaliphilicBacillussp．N16—5BySongYajianADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfu

2、lfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofPhilosophyInstituteofMicrobiology，ChineseAcademyofSciencesMay，2013Ⅲ5舢5删7m¨ii¨¨■■__●舢8删3Ⅲ2川Y学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何其他个人或集体己经发表或未发表的成果、数据或撰写过的科研成果，也不包含为获得任何教育机构的学位或证书已使用过的材料。对本论文所涉及的研究工

3、作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明确方式标明。申请学位的论文与资料若有不实之处，本人愿承担一切责任。学位论文作者签名：』啄巫j到?oI至年‘月2孑日学位论文使用授权声明本人完全了解中国科学院大学及微生物研究所关于提交、保存和使用学位论文的规定。同意研究所保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸制版和电子版，允许论文被查阅和借阅；论文保存单位及借阅人有义务保护论文作者及单位的知识产权。本论文的成果归中国科学院微生物研究所所有；本人离所后发表、使用本学位论文或与本论文直接相关的学术成果时，第一署名单位仍然为中国科学院微生物研究所。(保密论文在解密后遵守

4、此规定)作者签名：界彩睦1日期：2D，弓年岁月勰日U，N一导师签名．／—一二7日期：／乙廖年』，一月3o日。≥—于一摘要嗜碱芽孢杆菌N16．5具有广泛的底物谱，可以利用多种常见的五碳糖、六碳糖以及多糖快速生长。本文通过分析该菌在不同底物条件下的转录组数据，从全局角度对其糖代谢途径和调控机制进行了研究，重点分析了其快速有效利用甘露聚糖、木聚糖和果胶的分子机制，并对一个新的甘露寡糖ABC家族转运蛋白进行了性质表征。使用单通道agilent8×15k全基因组表达谱芯片研究了菌株N16—5在葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、木聚糖、半乳甘露聚糖、果胶

5、和羧甲基纤维素钠等十种条件下的基因差异表达。根据不同条件下高表达的基因鉴定出了代谢甘露糖、果糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、木聚糖、半乳甘露聚糖和果胶所需的基因簇。通过对单糖基因簇进行分析，得到了该菌的单糖代谢途径，并对相关转运蛋白进行了功能预测。其中，甘露糖，果糖的转运蛋白为PTS系统，而木糖，阿拉伯糖的转运则可能依靠来自MFS家族的转运蛋白。在对菌株N16—5的多糖转录组数据进行分析的过程中，鉴定得到了三个分别代谢甘露聚糖，木聚糖和果胶的基因簇，通过对其所编码的蛋白进行功能分析，发现了大量多糖降解相关的胞内酶和转运蛋白。这些转运蛋白都来自CUTl家族，由

6、于该家族成员只负责转运二糖、寡糖、甘油磷酸和多元醇等物质，不能转运单糖，因此推测寡糖转运在该菌的多糖利用中起到了重要作用。而菌株N16．5具有快速有效利用多糖的能力则很可能源于高效的胞外内切酶，特定的寡糖转运蛋白以及丰富的胞内降解酶系的协同配合。生理测定显示菌株N16—5对碳源的利用具有偏好性，葡萄糖作为最适碳源抑制其他单糖的利用，Real—timePCR结果显示葡萄糖的存在也抑制多糖基因簇上基因的转录，而在菌株N16．5的基因组中发现了碳代谢抑制机制(CCR)中的关键蛋白CcpA、Hpr和Hpr激酶的编码基因，上述结果都符合CCR的特征，因此，菌株N1

7、6—5的糖代谢很有可能受到该机制的全局调控。菌株N16．5的甘露聚糖基因簇编码一个疑似甘露寡糖ABC转运蛋白，将其膜外底物结合蛋白和两个穿膜蛋白分别命名为ManH、ManI和ManJ。为了测定嗜碱芽孢杆菌N16-5糖代谢分子机制的研究该转运蛋白的底物特异性，我们将其底物结合蛋白ManH进行了基因克隆、表达和纯化，并使用等温滴定量热法(ITC)对其与各种糖的结合性质进行了测定。滴定结果显示，在所有测试的底物中ManH只对甘露三糖、甘露四糖、甘露五糖、甘露六糖和半乳甘露三糖有明显的结合曲线，对其他底物没有结合反应，因此ManH是一个甘露寡糖结合蛋白，其所属的

8、ABC转运蛋白则为一个甘露寡糖转运蛋白。作为在革兰氏阳性菌中第一个性质表征的甘露