聯(lián)苯培養(yǎng)條件下紅球菌R04轉錄應答及其中間代謝物原兒茶酸的生物轉化.pdf

1、隨著對多氯聯(lián)苯（PCBs）生物降解過程中代謝動力學和代謝機理的研究日趨成熟，人們對多氯聯(lián)苯代謝菌的研究逐漸轉移到了基因組和轉錄組水平上，基因組和轉錄組研究不僅能夠從根本上揭示特定生物學過程的分子機理，還能直觀監(jiān)測整個細胞代謝特征，進而獲得聯(lián)苯/PCBs脅迫下，微生物相關細胞生理調節(jié)反應和聯(lián)苯通路可能存在的輔助機制信息。
　　為了研究不同碳源培養(yǎng)條件下,特別是聯(lián)苯條件下紅球菌的細胞轉錄應答，挖掘與多氯聯(lián)苯（PCBs）轉運、代謝及其調

2、控相關的基因，為進一步全面理解 PCBs微生物降解的分子機制奠定基礎。本課題以一株多氯聯(lián)苯降解菌紅球菌（Rhodococcus sp. R04）為材料，分別提取不同碳源（乙醇、葡萄糖和聯(lián)苯）培養(yǎng)條件下菌體的總RNA，反轉錄合成 cDNA。采用高通量測序法分別對這三種樣品進行轉錄組測序，分析測序數據得出全基因組表達模式，并對不同條件下的基因表達進行差示分析，進而對聯(lián)苯代謝網絡和紅球菌中其他基因的轉錄調節(jié)和代謝應答反應做出相關性分析。并通過

3、 Q-RT-PCR分析不同碳源培養(yǎng)條件下的基因表達情況。測序結果表明，與葡萄糖和乙醇相比，聯(lián)苯培養(yǎng)條件下顯著上調（log2 Ratio≧1）基因個數分別為375和332個。與葡萄糖相比，聯(lián)苯培養(yǎng)條件下相關基因上調表達量與Q-RT-PCR實驗結果基本一致。功能分類獲得細胞組分、分子功能和生物學過程三大類別160多個細小分支的差示表達基因，部分基因參與聯(lián)苯代謝轉錄調控、聯(lián)苯轉運、抗氧化應激反應以及信號傳導通路系統(tǒng)等多種生理過程。參與聯(lián)苯上游

4、代謝途徑的眾多同工酶基因中，只有bphC2和bphD1在聯(lián)苯中大量上調表達，其余同工酶在聯(lián)苯中基本量不變或下調表達。轉錄組注釋及差示分析推測，紅球菌 R04中苯甲酸的代謝主要是通過兒茶酚鄰位途徑、間位途徑以及原兒茶酸途徑三條代謝途徑完成。與葡萄糖和乙醇相比，紅球菌 R04在聯(lián)苯培養(yǎng)條件下基因表達差異明顯，這為我們進一步解析多氯聯(lián)苯代謝特征和代謝調控提供理論依據。
　　原兒茶酸是多種中藥的主要活性成分和多種藥物的前體物質，其生物學功

5、效具有抗氧化、抗菌、抗腫瘤、抗炎等作用。目前國內市場對原兒茶酸需求量逐年增長，其生產方法主要是采用化學化工法從植物中抽提，提取工藝復雜，在多步提取過程中都有不同程度的損耗，提取率低，且對生態(tài)環(huán)境造成一定破壞。本課題從生物轉化角度解決原兒茶酸生產工藝中的各種問題，首次運用生物酶催化法生產原兒茶酸。將對羥基苯甲酸-3-羥化酶基因重組表達在大腸桿菌 BL21(DE3)細胞中，成功構建了一株高效生產原兒茶酸的工程菌，實現(xiàn)了原兒茶酸的綠色催化。此