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fcl 基因对须糖多孢菌丁烯基多杀菌素生物合成及生长发育的影响

日期:2019-10-05     浏览:24    下载:0     体积:5.29M     评论:0    


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彭胜男,何昊城,苑爽芹,穰杰,胡胜标,孙运军,余子全,黄伟涛,胡益波,丁学知,
夏立秋
省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室湖南师范大学生命科学学院微生物分子生物学湖南省重点实验室,湖
南长沙 410081
彭胜男, 何昊城, 苑爽芹, 等. fcl 基因对须糖多孢菌丁烯基多杀菌素生物合成及生长发育的影响. 生物工程学报, 2019,
35(9): 1662–1675.
Peng SN, He HC, Yuan SQ, et al. Effect of fcl gene for butenyl-spinosyn biosynthesis and growth of Saccharopolyspora pogona.
Chin J Biotech, 2019, 35(9): 1662–1675.
 
摘 要: fcl 基因编码的GDP-岩藻糖合成酶 (GDP fucose synthetase,GFS),能催化由GDP-D-甘露糖合成GDP-L-岩藻糖过程中的两步差向异构酶和还原酶反应;还参与氨基糖和核糖的生物合成,是调控生物体糖代谢、核苷酸代谢的关键酶之一。通过前期基因组测序表明须糖多孢菌Saccharopolyspora pogona 中存在fcl 基因。利用基因工程技术构建了fcl 基因的过表达菌株S. pogona-fcl 和敲除菌株S. pogona-Δfcl。结果表明该基因对菌株生长发育、蛋白表达及其转录水平、杀虫活性、丁烯基多杀菌素的生物合成均存在影响。经HPLC 分析显示,S. pogona-Δfcl的丁烯基多杀菌素产量增加为野生型菌株的130%,S. pogona-fcl 的丁烯基多杀菌素产量降低了25%。生测结果显示,与野生型菌株相比S. pogona-Δfcl 对棉铃虫的杀虫活性明显增强,而S. pogona-fcl 的杀虫活性降低。利用扫描电镜观察发现,S. pogona-Δfcl 菌丝体表面出现褶皱,呈现短棒状,S. pogona-fcl 菌丝形态与野生型菌株一致。
以上结果表明,fcl 基因的敲除影响菌丝体的生长发育,能促进丁烯基多杀菌素的生物合成和增强杀虫活性,该基因的过表达抑制了丁烯基多杀菌素的生物合成和降低了杀虫活性。SDS-PAGE 结果表明,三株菌株在96 h 时蛋白表达差异最为明显。对差异蛋白通过实时荧光定量聚合酶链式反应结果显示,三菌株蛋白的转录水平存在显著表达差异。通过研究结果构建了网络代谢调控图,分析fcl 基因对须糖多孢菌生长发育及丁烯基多杀菌素生物合成代谢调控网络途径的影响,初步构建了fcl 基因调控的代谢途径,为揭示丁烯基多杀菌素生物合成的调控机制及相关后续研究提供了实验依据。
关键词: 须糖多孢菌,丁烯基多杀菌素,fcl 基因,生物合成,生长发育
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