高山被孢霉谷氨酸代谢调控产脂的初步研究

为解析谷氨酸代谢对产油丝状真菌高山被孢霉(Mortierella alpina)脂质合成的影响,该文考察了补加谷氨酸条件下高山被孢霉谷氨酸代谢相关酶的基因转录水平、酶活性水平和总脂产量等指标。结果显示,补加谷氨酸显著影响了高山被孢霉胞内谷氨酸代谢相关基因的转录水平,NADP⁺型谷氨酸脱氢酶和谷氨酸脱羧酶活性的增加为脂肪酸从头合成提供了充足的还原力,这使得细胞总脂含量提升了3 g/L(约占干重比例10%)。该研究为氨基酸介导的微生物脂质合成机制解析提供了参考。     

谷氨酸棒杆菌ATCC 14067中L-精氨酸合成途径关键酶的过表达对L-精氨酸合成的影响

谷氨酸棒杆菌中与精氨酸合成相关的酶主要是由2个操纵子基因簇argCJBDFR和argGH编码合成。此外,在L-精氨酸合成途径的前体物谷氨酸和氨甲酰磷酸的合成中,由gdh、icd、gltA、carAB 4个基因分别编码的谷氨酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、柠檬酸合酶、氨甲酰磷酸合成酶是谷氨酸和氨甲酰磷酸合成的关键酶。研究以解除了L-精氨酸的别构抑制作用的谷氨酸棒杆菌为出发菌株,利用3种不同抗性的表达质粒分别对这些关键酶的编码基因进行串联共表达。在最终得到的13个菌株中,L-精氨酸产量最高的菌株是出发菌株L-精氨酸产量的6.23倍,这表明串联过表达菌株L-精氨酸合成途径中,不同节点关键酶的编码基因可以更有效地提高菌株中L-精氨酸的产量,为进一步改造L-精氨酸的合成途径、优化L-精氨酸的产量奠定了基础。     

SSADH基因调控对高山被孢霉脂质合成的影响

高山被孢霉合成油脂能力很强,可合成多种n-3和n-6系列多不饱和脂肪酸(PUFAs)。γ-氨基丁酸(GABA)代谢途径是由谷氨酸经过一系列反应转化至琥珀酸并产生NADPH的过程,同时可为产油真菌生长提供碳源和氮源。通过构建γ-氨基丁酸途径中琥珀酸半醛脱氢酶(SSADH)基因RNA干扰菌株(MA-i SSADH),对MA-i SSADH中的脂肪酸组成、NADPH水平及相关基因转录水平进行分析,研究SSADH与高山被孢霉脂质合成关系。与原养型高山被孢霉(M.alpina)相比,MA-i SSADH中SSADH基因转录水平显著下调,同时脂肪酸总含量下降了20.9%,C18∶1相对含量提高了73.5%,表明SSADH在高山被孢霉脂质合成中起重要作用。尽管MAi SSADH中NADPH绝对含量没有发生显著性变化,但NADPH合成相关基因如苹果酸酶(ME)、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6PGD)、异柠檬酸脱氢酶(IDH)、亚甲基四氢叶酸脱酸酶(MTHFD)基因转录水平均发生了显著变化,表明SSADH对NADPH合成途径产生了重要调控,这可能是其影响脂质合成的原因之一。     

基于基因转录和代谢物分析的异亮氨酸生产菌谷氨酸棒状杆菌YILW的理性改造

为获得异亮氨酸生产菌谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）YILW的理性改造策略,考察该菌株与出发菌株C. glutamicum ATCC 13032异亮氨酸合成途径中关键酶及代谢产物的差异。结果表明,C. glutamicumYILW丙酮酸羧化酶编码基因pyc的下调表达使得其胞内草酰乙酸含量降低,过表达该基因显著增加胞内草酰乙酸含量及异亮氨酸产量（分别从1.32 μmol/g（细胞干质量,下同）和5.18 g/L提高至3.32 μmol/g和5.81 g/L）,但副产物赖氨酸及胞内2-酮丁酸积累量提高。针对该问题采用强启动子替换手段过表达ilvBNC操纵子,使得其异亮氨酸产量提高至6.63 g/L。为进一步增加异亮氨酸合成,过表达输出载体编码基因brnE和brnF,其产量提高至7.31 g/L,较出发菌株C. glutamicum YILW提高41.1%,转化率提高40.0%。由此可见,在基因转录及代谢物分析结果指导下理性过表达pyc、ilvBNC操纵子及brnE和brnF能够显著提高异亮氨酸产量并降低副产物浓度。     

皱纹盘鲍内脏脂质对人肝癌细胞HepG2脂质调节作用研究

本研究探讨了皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)内脏脂质(Haliotis discus hannai visceral lipid,HDHL)对人肝癌细胞HepG2的脂质代谢的影响,对HDHL脂肪酸成分、HepG2细胞活性、细胞内胆固醇和甘油三酯含量以及脂肪酸代谢相关m RNA基因的表达情况进行了研究。研究发现HDHL中不饱和脂肪酸占总脂肪酸含量59.50%,其中多不饱和脂肪酸占29.71%。HDHL与HepG2细胞共孵培养24 h及48 h后,浓度为0～240μg/m L的HDHL对HepG2细胞无毒性影响。30～240μg/m L HDHL可显著降低HepG2总胆固醇含量,30～120μg/m LHDHL共孵HepG2细胞后,细胞内甘油三酯含量显著降低。q PCR结果显示HDHL可显著降低HepG2细胞脂肪酸合成相关基因SREBP1c、ACC1、FAS和脂肪酸转运吸收相关基因CD36 m RNA水平的表达,提高线粒体脂肪酸氧化基因CPT1的表达。因此,HDHL可能通过抑制脂肪酸合成和脂肪酸转运,增强线粒体中脂肪酸氧化等途径有效调节细胞脂质代谢,该研究为脂质调节功能食品的开发提供理论依据。     

精氨酸缺陷型菌株发酵生产反式-4-羟脯氨酸

为了获得高产反式-4-羟脯氨酸的菌株,基于大肠杆菌的代谢网络模型的指导,以大肠杆菌E.coli BL21(DE3)Δput A为出发菌株,通过基因敲除技术成功敲除arg B基因,阻断L-脯氨酸合成的前体物L-谷氨酸的分支代谢途径,增加L-脯氨酸合成的代谢流,构建了精氨酸缺陷型菌株E.coli BL21(DE3)Δput AΔarg B。同时转入表达质粒p UC19-pro B2A-Ptrp2-hyp,该质粒含有突变基因pro B2,该突变基因所编码的谷氨酸激酶受L-脯氨酸的反馈抑制作用显著降低。摇瓶发酵结果表明,在外源添加600 mg/L L-精氨酸时,该重组菌株产反式-4-羟脯氨酸的量达到312.67 mg/L,较菌株E.coli BL21(DE3)Δput A/p UC19-pro B2A-Ptrp2-hyp提高了25.29%。     

高渗胁迫对光滑球拟酵母蛋白质组的影响

光滑球拟酵母(Torulopsis glabrata)在生产丙酮酸的过程中,发酵液渗透压不断提高,导致细胞生长缓慢,影响丙酮酸的持续积累。实验通过二维电泳和同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术,比较不同渗透压条件下蛋白质组的差异。结果表明,在渗透压为1 765、2 603和3 324 mOsmol/kg时,相对于对照条件(860mOsmol/kg),分别有125、91和109个蛋白表达水平上调,94、89和78个蛋白表达水平下调,其中中心代谢和能量代谢途径的蛋白质表达量明显提高。此外,研究还发现,渗透压胁迫可诱导超氧化物歧化酶和富脯蛋白的表达量增加,前者可能和高渗环境下活性氧簇的积累有关,而后者可能与胞内脯氨酸的积累有关。该文为后续研究如何提高T.glabrata抵御高渗胁迫的能力提供理论依据。     

荧光定量PCR分析土壤杆菌及其ntrC突变株对氮源的应答反应

热凝胶是土壤杆菌在环境氮源限制时产生的水不溶性多糖,其合成与氮源代谢调控相关,但其机理还不清楚.作者使用荧光定量PCR的方法比较了土壤杆菌野生菌株和其ntrC突变株在氮源充足和限制条件下氮源代谢相关基因和碳代谢相关基因的转录水平差异,探索了土壤杆菌对氮源限制环境的应答机制及氮源调控蛋白NtrC和热凝胶合成之间的关系.结果表明土壤杆菌在环境氮源限制时,ntrB,glnA,glnB,nifR等4种氮代谢相关基因和exoC,exoN,crd,cisY,ndk,glmU等6种碳代谢基因的相对转录水平都有不同程度的提高,表明当环境氮源缺乏时土壤杆菌调整细胞整体代谢(包括氮源吸收代谢、碳代谢、能量合成等),同时使碳代谢流进入热凝胶合成途径用于能量储存.NtrC蛋白参与调控热凝胶合成,而且热凝胶合成过程相关酶的调控,除了存在转录水平调控外,还可能还存在翻译水平的调控.ntrC突变株的热凝胶合成能力相对于野生菌显著降低,且热凝胶合成基因crd在氮源缺乏时的相对转录水平较野生菌株高,推测NtrC蛋白并非crd基因的转录因子.     

L-赖氨酸合成代谢中NADPH代谢的研究进展

L-赖氨酸是人类和动物所必需的但自身不能合成的氨基酸之一,它对平衡氨基酸组成、调节体内代谢平衡、提高体内对谷类蛋白质的吸收、改善动物营养、促进生长发育均有重要作用。L-赖氨酸的发酵不同于L-谷氨酸的发酵,每形成1 mol的L-赖氨酸需要消耗4 mol的NADPH,而每生产1 mol的L-谷氨酸只需消耗1 mol的NADPH,因此在L-赖氨酸发酵过程中,提高代谢途径中的NADPH量是增加L-赖氨酸产量的关键因素之一。作者从谷氨酸棒杆菌中L-赖氨酸生物合成途径、NADPH代谢以及与NADPH代谢相关的酶三个方面概述了L-赖氨酸合成代谢中NADPH代谢的研究进展。     

氨基酸对植物乳杆菌KLDS1.0391生长及细菌素合成的影响

为探究氨基酸对植物乳杆菌生长及细菌素合成的影响，调节化学成分确定培养基中的氨基酸组成，培养植物乳杆菌KLDS1.0391，采用高效液相色谱法测定乳酸含量，通过实时聚合酶链式反应（real-time polymerase chain reaction，real-time PCR）分析细菌素和氨基酸合成相关基因的表达。结果表明，天冬氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、脯氨酸、苏氨酸、酪氨酸、天冬酰胺及谷氨酰胺的缺失导致该菌生长能力和细菌素合成量均显著降低（P＜0.05）；谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸、色氨酸及缬氨酸的缺失仅影响菌体生长，对细菌素合成无明显影响；而赖氨酸胁迫（缺失及过量）对菌体的生长影响很小，但却显著影响细菌素的合成。色谱结果显示，赖氨酸、酪氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸及苏氨酸单缺失后乳酸含量升高。real-time PCR结果表明，细菌素合成相关基因plnEF、plnD及plNC8HK因赖氨酸的缺失表达显著下调（P＜0.05），而上述基因在外源赖氨酸质量浓度达到2.0 g/L前，上调水平随赖氨酸添加量的增大而增大。氨基酸合成关键基因dapG、yclM 因赖氨酸缺失表达显著上调，相反，上述基因在赖氨酸质量浓度为2.0 g/L时表达量显著下调（P＜0.05）。由上述研究结果推测，当赖氨酸缺失时，菌体通过上调基因dapG 和yclM 的表达以合成多种蛋白质保证其正常生长代谢，赖氨酸可正向诱导该菌细菌素合成，其可能作为细菌素合成底物发挥作用。     

Short communication: Global transcriptome analysis of Lactococcus lactis ssp. lactis in response to gradient freezing

Lactic acid bacteria are often preserved as starter cultures by freezing to extend shelf stability as well as maintain cell viability and acidification activity. Previous studies showed that the endocyte extracted from gradient-freezing pretreated cells could act as lyoprotectant in the lyophilization process of Lactococcus lactis ssp. lactis. In this study, the molecular mechanisms of L. lactis in response to gradient freezing exposure are described using high-throughput sequencing. Nineteen of 56 genes were upregulated after gradient freezing, whereas 37 genes were downregulated. Further validation results of quantitative real-time PCR experiments were consistent with the RNA sequencing. Gene Ontology (http://www.geneontology.org/) enrichment and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG; https://www.genome.jp/kegg/) pathway were used to analyze the differentially expressed genes. Several pathways, such as glutathione metabolism, ATP-binding cassette transport, metabolism of cell wall and cell membrane components, and stress response-related pathways, were affected by gradient freezing. Six genes relevant to freezing stress response were selected for quantitative real-time PCR, including 3 upregulated genes (hisK, eutD, dukA) and 3 downregulated genes (als, yedF, pepN). The Gene Ontology enrichment and KEGG pathway analyses showed these genes may influence stress response-related pathways, improving the survival of the L. lactis under freezing stress. The identification of these genes deepened an understanding about their response under freezing stress, helping us find potential genes or pathways related to gradient freezing for further research on lyoprotectants.     

蛋白核小球藻-解脂酵母共生体系油脂合成机制的研究

目的 为了提高小球藻在食品中的利用,开发更多有价值的副产物。方法本文主要以蛋白核小球藻-解脂酵母共生体系和小球藻单独培养体系为研究对象,采用转录组学分析手段,对共生体系培养3天和培养5天后合成代谢通路的相关差异基因进行分析,探究酵母对小球藻细胞内油脂积累的合成机制的影响。结果培养3天后,有9899个 unigenes 的表达发生显著变化,其中显著上调的有 7310 个,显著下调的有 2575 个;培养5天后,有3976个 unigenes 的表达发生显著变化,其中显著上调的有 2827 个,显著下调的有 1149 个。其中,参与脂肪酸合成代谢途径的差异基因有50个显著上调,8个显著下调;参与不饱和脂肪酸合成途径的差异基因有26个显著上调,13个显著下调。结论酵母能够通过刺激小球藻细胞内油脂代谢通路的相关基因表达,从而有利于油脂的积累     

基于同位素标记的相对和绝对定量技术筛选双孢蘑菇采后开伞相关差异蛋白

目的 筛选双孢蘑菇采后开伞相关差异蛋白,探究双孢蘑菇采后开伞的分子机制。方法 选用贮藏前(0d)和刚破膜开伞(6d)的双孢蘑菇子实体为实验材料,通过同位素标记的相对和绝对定量(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)蛋白质组学技术筛选与双孢蘑菇采后破膜开伞相关的差异表达蛋白,并通过GO分析、KEGG通路富集分析等生物信息学手段对差异表达蛋白进行分析鉴定。结果 贮藏0 d和6 d的两组双孢蘑菇样品中共鉴定到差异表达蛋白808个,包括285个上调蛋白和523个下调蛋白。与基因组数据库比对发现,筛选到的差异蛋白仅有38个被注释,且注释蛋白主要与精氨酸代谢、核酸代谢、糖代谢和氧化反应等生物学过程密切相关。GO功能和KEGG通路富集显示开伞相关差异蛋白主要富集在质膜细胞结构中,参与氰基氨基酸代谢、苯丙烷生物合成、糖代谢、精氨酸与脯氨酸代谢等途径。结论 差异蛋白涉及的信号途径和代谢过程,特别是精氨酸代谢过程,在双孢蘑菇采后开伞过程发挥重要的调控作用。     

2,4-表油菜素内酯对烟苗幼茎生长及相关基因表达的影响

为研究油菜素内酯（Brassinolide,BR）对烟草主茎生长的影响,利用外源2,4-表油菜素内酯（2,4-Epibrassinolide,EBR）,设置0.5×10^-7 mol/L（T1）、0.5×10^-5mol/L（T2）两个浓度,以蒸馏水（CK）为对照对烟草幼苗进行喷施。分析了不同处理的烟草幼苗株高,节距及解剖结构特征,检测了茎中与细胞分裂和细胞大小调控相关基因以及与油菜素内酯（BR）、生长素（IAA）和赤霉素（GA）合成相关基因的表达量。结果表明,喷施EBR对烟草幼苗节距和株高有显著促进作用,并随处理浓度升高,促进作用增强。观察石蜡切片发现EBR处理后茎皮层薄壁细胞数目增多,单细胞面积减小。EBR处理后,细胞周期调控基因NtCYCD3表达上调,细胞大小调控基因NtARF6、NtARF16表达下调;BR信号受体基因NtBRI1,NtBIN2表达上调,BR转录因子NtBES1T表达下调;BR、IAA和GA的关键生物合成基因NtDWF4、NtYUCCA8、NtGA3ox-2表达量均上调。说明喷施EBR可促进内源BR、IAA和GA的合成基因表达,通过促进节间细胞分裂、抑制细胞大小促进烟草幼苗茎的生长。     

母乳和牛乳中乳脂肪球膜蛋白质的差异分析

为比较乳脂肪球膜（milk fat globule membrane,MFGM）蛋白在母乳和牛乳中的差异,采用有机试剂提取法,从母乳和牛乳中提取分离出MFGM蛋白,经皮尔斯TM去垢小柱去除十二烷基硫酸钠后,通过液相色谱-质谱联用技术检测分析,检测结果根据特异性肽段匹配数不小于1筛选后,在母乳和牛乳中分别检测到863 种和454 种蛋白,其中二者共有175 种,分别独有688 种和279 种。将母乳中差异表达的688 种蛋白质按PANTHER数据库进行蛋白质的Gene Ontology（GO）功能注释,这些蛋白主要是细胞部分、细胞器、细胞膜等组分,参与的生物途径有新陈代谢过程、生物调节、刺激性反应、免疫系统过程、再生作用等,具有催化、黏合、转运、酶调节等多种分子功能。另外,母乳中的这些差异蛋白参与氨酰tRNA生物合成、致病性大肠杆菌感染、脂肪酸代谢、丙酸代谢、甾体合成、酸降解等都是牛乳中的乳脂肪球膜蛋白不具有的功能。通过分析得出母乳和牛乳中的MFGM蛋白具有明显差异,虽然有部分组成和功能的重叠,但在丰度和代谢路径上,牛乳MFGM蛋白不能替代母乳MFGM蛋白。     

Microarray studies on the genes responsive to the addition of spermidine or spermine to a Saccharomyces cerevisiae spermidine synthase mutant

The naturally occurring polyamines putrescine, spermidine or spermine are ubiquitous in all cells. Although polyamines have prominent regulatory roles in cell division and growth, precise molecular and cellular functions are not well‐established in vivo. In this work we have performed microarray experiments with a spermidine synthase, spermine oxidase mutant (Δspe3 Δfms1) strain to investigate the responsiveness of yeast genes to supplementation with spermidine or spermine. Expression analysis identified genes responsive to the addition of either excess spermidine (10^?5 M ) or spermine (10^?5 M ) compared to a control culture containing 10^?8 M spermidine. 247 genes were upregulated > two‐fold and 11 genes were upregulated >10‐fold after spermidine addition. Functional categorization of the genes showed induction of transport‐related genes and genes involved in methionine, arginine, lysine, NAD and biotin biosynthesis. 268 genes were downregulated more than two‐fold, and six genes were downregulated > eight‐fold after spermidine addition. A majority of the downregulated genes are involved in nucleic acid metabolism and various stress responses. In contrast, only a few genes (18) were significantly responsive to spermine. Thus, results from global gene expression profiling demonstrate a more major role for spermidine in modulating gene expression in yeast than spermine. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

橄榄苦苷改善db/db小鼠糖尿病的肝脏转录组学及生物信息学分析

通过转录组学及其生物信息学分析,研究了橄榄苦苷缓解db/db小鼠糖尿病的肝脏差异表达基因及相关信号通路。结果发现与db/db对照组相比,橄榄苦苷处理组的539个基因发生显著变化,其中450个基因显著上调,89个基因显著下调。将上调和下调的差异表达基因在基因本体论数据库中注释,这些差异表达基因主要在细胞过程、细胞部分和结合中分布。京都基因与基因组百科全书通路富集分析结果显示上调的差异表达基因主要富集在磷酸肌醇3-激酶-蛋白激酶B信号通路途径,该通路共涉及27个差异表达基因;下调的差异表达基因主要富集在花生四烯酸代谢和真核生物中核糖体的生物发生信号通路途径,分别涉及4个差异表达基因。本研究为进一步阐明橄榄苦苷缓解2型糖尿病的分子机制奠定了基础。     

Effect of low temperature upon vitality of Saccharomyces cerevisiae phospholipid mutants

The phospholipid metabolism of Saccharomyces cerevisiae plays a central role in its adaptation to low temperatures. In order to detect the key genes in this adaptation, various phospholipid mutants from the EUROSCARF collection of Saccharomyces cerevisiae BY4742 were tested to ascertain whether the suppression of some genes could improve the fermentation vitality of the cells at low temperature. The cell vitality and phospholipid composition of these mutants were analysed. Some knockouts improved (hmn1Δ) or impaired (cho2Δ and psd1Δ) their vitality at low temperature (13 °C) but were not affected at optimum temperature (25 °C). A common trait of the mutants that had some defect in vitality was a lower concentration of phosphatidylcholine and/or phosphatidylethanolamine. The supplementation with choline allowed them to recover viability, probably by synthesis through the Kennedy pathway. Hmn1Δ showed a lower concentration of phosphatidylcholine, which explains the dominant role of the de novo pathway in cellular phosphatidylethanolamine and phosphatidylcholine vs the Kennedy pathway. The absence of such genes as CRD1 or OPI3 produced important changes in phospholipid composition. Cardiolipin was not detected in crd1Δ but phosphatidylglycerol circumvents most of the functions assigned to CL. The considerable reduction in PC diminished the cell vitality of opi3Δ at both temperatures, although the decrease at 13 °C was more marked. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.