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青海湖盐单胞菌Ectoine合成基因簇ectABC的重组共表达
  • ISSN号:1000-3207
  • 期刊名称:《水生生物学报》
  • 时间:0
  • 分类:Q933[生物学—微生物学]
  • 作者机构:[1]华中师范大学生命科学院湖北省遗传调控与整合生物学重点实验室,武汉430079, [2]青海大学医学院基础医学研究中心,西宁810016, [3]青海大学农林科学院,西宁810016
  • 相关基金:国家自然科学基金(No.31060013); 青海省基础研究计划项目(No.2013Z725)资助
中文摘要:

盐单胞菌属(Halomonas)通过胞内积聚有机相容溶质(Compatible solutes)来抵抗胞外的高盐渗透压。为了探究相容溶质Ectoine合成代谢相关基因的结构特征和异源共表达的可能性,以青海湖盐单胞菌Halomonas sp.QHL1为材料,通过高效液相色谱(HPLC)分析不同盐梯度下QHL1胞内Ectoine的积聚量,并借助于染色体步移技术(Genome walking)捕获QHL1菌株的Ectoine生物合成基因簇ect ABC,利用分子克隆技术分析ect ABC基因簇的异源重组表达(E.coli BL21)。研究结果表明:胞内Ectoine的积聚量随着培养基中Na+浓度的增加而增加,最大积聚量为167.1 mg/g细胞干重(1.0 mol/L Na+),但菌体生长却受到高浓度Na+的强烈抑制作用。QHL1的ect ABC操纵子全长序列为3580 bp,结构基因ect A(579 bp)、ect B(1269 bp)与ect C(390 bp)串联排列。基于生物信息学预测分析,两个启动子(δ70与δ38因子控制)和若干未知功能的保守模序(Motifs)存在于QHL1的ect操纵子上游。构建重组表达载体p ET-28-ect ABC,并在E.coli BL21中异源表达ect ABC基因簇(2438 bp)。SDS-PAGE结果显示Ect A、Ect B和Ect C分别为27.2、52.5和20.8 k D,与预测结果一致,表明ect A、ect B和ect C基因能在E.coli BL21中实现异源共表达,为构建Ectoine合成代谢基因整合的系统代谢工程,并实现低盐发酵控制和过量化生产提供了重要的理论基础。

英文摘要:

Halomonas is capable of synthesizing organic compatible solutes ectoine in response to high osmotic pressure. To reveal the possibility of heterologous co-expression of ectoine biosynthesis genes, intracellular ectoine in Halomonas sp. QHL1 strain was determined by HPLC under different salt gradients. The entire ectABC gene cluster for ectoine synthesis was cloned using genome walking and expressed in the heterologous recombinant E. coli BL21. The results showed that the concentration of ectoine accumulated in the cells had a positive correlation with the extracellular Na+concentration and reached a maximum value (167.1 mg/g cell dry weight) at 1.0 mol/L Na+, and high concentration of Na+ strongly inhibited the bacteria growth. The entire ectABC gene cluster in QHL1 strain was 3580 bp, containing structural gene ectA (579 bp), ectB (1269 bp) and ectC (390 bp). Based on bioinformatics prediction analysis, two puta-tive promoters (δ70 andδ38-controlled promoter) and several conserved motifs with unknown function were identified in the upstream of ect-operon. The recombinant plasmid pET-28a (+)-ectABC was successfully constructed, and the results of heterologous expression indicated that these three genes could be simultaneously translated to protein EctA (27.2 kD), EctB (52.5 kD) and EctC (20.8 kD). These results contribute further improvements in ectoine high yield and hypohaline biotechnological process optimization, and also provided a framework for future genetic manipulation of systems metabolic engineering.

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期刊信息
  • 《水生生物学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中科院水生所
  • 主编:桂建芳
  • 地址:武昌东湖南路7号中科院水生所
  • 邮编:430072
  • 邮箱:Acta@ihb.ac.cn
  • 电话:027-68780701
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3207
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1230/Q
  • 邮发代号:82-329
  • 获奖情况:
  • 湖北省十佳重点期刊,中国农学会中国水产学会优秀科技期刊一等奖,中国科学院优秀期刊三等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,美国生物科学数据库,英国动物学记录,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21674