【摘 要】
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巴氏醋杆菌是食醋工业发酵的主要菌种,常用于食醋的液态发酵。群体感应（Quorum Sensing,QS）是部分微生物中存在的现象,对微生物的生长代谢具有重要的调控作用,但目前巴氏醋杆菌中还未有报道存在群体感应现象。课题组前期在巴氏醋杆菌中首次检测到群体感应信号分子,并鉴定为N-（3-氧代辛酰基）-DL-高丝氨酸内酯和丁酰基-DL-高丝氨酸内酯。本研究通过对巴氏醋杆菌AC2005全基因组进行分析,并
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巴氏醋杆菌是食醋工业发酵的主要菌种,常用于食醋的液态发酵。群体感应（Quorum Sensing,QS）是部分微生物中存在的现象,对微生物的生长代谢具有重要的调控作用,但目前巴氏醋杆菌中还未有报道存在群体感应现象。课题组前期在巴氏醋杆菌中首次检测到群体感应信号分子,并鉴定为N-（3-氧代辛酰基）-DL-高丝氨酸内酯和丁酰基-DL-高丝氨酸内酯。本研究通过对巴氏醋杆菌AC2005全基因组进行分析,并结合外源重组表达和内源过量表达的方法对相关基因功能进行验证,从而进一步解析巴氏醋杆菌群体感应调控机制,加深和拓展对醋酸菌发酵调控的理解,具有重要的科学和应用价值。对巴氏醋杆菌AC2005进行全基因组测序,其全基因组约长3.3Mb,包含4个质粒,共编码3,296个基因。生物信息学分析发现其编码蛋白与已报道的Lux I/Lux R类型群体感应相关蛋白同源性较低,将假定的AHLs合成酶基因0444在大肠杆菌中重组表达没有检测到信号分子产生。建立了巴氏醋杆菌转座子突变方法,为进一步筛选群体感应相关蛋白奠定了基础。初步确定了巴氏醋杆菌AC2005中一个具有潜在群体感应信号分子淬灭功能的淬灭酶—0046蛋白,其与已报道的Komagataeibacter europaeus中淬灭酶的氨基酸同源性为62.5%。构建了巴氏醋杆菌重组菌株AC2005(p BBR1-P452-Aii A)和AC2005(p BBR1-P452-0046),显色法分析表明0046蛋白具有群体感应信号分子淬灭功能。进一步分析了过量表达淬灭酶对巴氏醋杆菌醋酸发酵的影响,与空质粒AC2005(p BBR1-P452)对照相比,重组0046基因菌株菌体生物量较空白组在36h和48h时分别提高了39.6%和41.8%。同时,大大缩短了发酵时间,平均产酸速率增加了50.5%。重组Aii A基因菌株菌体生物量较空白组在96h时提高了17.8%,与空白组相比,重组表达Aii A菌株平均产酸速率增加了19.3%。说明淬灭酶的重组表达主要通过降解发酵液中信号分子的浓度,增加了重组菌的生物量,从而起到了促进醋酸发酵的效果。采用转录组学方法,分析了外源添加高丝氨酸内酯信号分子对巴氏醋杆菌基因表达的影响。分析表明,外源添加信号分子能够下调巴氏醋杆菌核糖体相关蛋白的表达,从而影响菌体蛋白质的合成以及代谢产物的生成,使得菌体生物量下降。同时,能够诱导芳酯酶的表达上调,从而增强磷酸化信号通路的响应,促进细胞信号传导。同时,外源添加信号分子导致乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶活性下降,弱化醋酸发酵中乙醇呼吸链的产能,而TCA循环中乙酰辅酶A合成酶、柠檬酸合酶等基因上调,相对强化了TCA循环,以维持细胞的能量需求。
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