2017-03-16
1 研究(jiu)背(bei)景
表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)肽作為作為最有前(qian)途的生(sheng)物(wu)(wu)表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)之(zhi)一，在工業領域擁有廣闊的應用前(qian)景，如石油(you)回收(shou)，生(sheng)物(wu)(wu)農藥，食品加(jia)(jia)工，化妝(zhuang)品和(he)藥品等(deng)，它(ta)具有獨特的性(xing)能(neng)，如低毒性(xing)，高降解性(xing)以及在極端環境下的有效性(xing)。對(dui)表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)肽大規模應用的顯(xian)著(zhu)障礙(ai)是(shi)每個細(xi)胞的產(chan)率(lv)比較(jiao)低，會導(dao)致生(sheng)產(chan)成本增加(jia)(jia)。研(yan)究(jiu)發現解淀粉芽孢桿(gan)菌(jun)（MT45）表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)肽的產(chan)率(lv)較(jiao)高，針對(dui)MT45的表(biao)型鑒定結果顯(xian)示，其(qi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)肽產(chan)率(lv)高與(yu)細(xi)胞密度無關(guan)。那MT45的高產(chan)機制究(jiu)竟(jing)是(shi)什么樣的？今天(tian)，小編就窮盡四海八荒之(zhi)力帶大家去揭開(kai)與(yu)此相(xiang)(xiang)關(guan)的生(sheng)物(wu)(wu)合成和(he)調控(kong)相(xiang)(xiang)關(guan)功能(neng)。
2.研究方(fang)法
樣本來源
在(zai)中國貴州仁懷市的茅臺大曲中分離得到了解淀粉芽孢桿菌MT45，從DSMZ獲(huo)得解淀粉芽孢桿菌DSM7
基因組測序
針對MT45分別構建插入片段為(wei)450bp/700bp的(de)PE文庫(ku)(ku)以及3Kb/5Kb的(de)MP文庫(ku)(ku)，采用Illumina Miseq平臺，測序完(wan)成后(hou)進(jin)行后(hou)續拼接組(zu)裝及注(zhu)釋。
轉錄組測序
針對MT45和DSM7分別(bie)培養12h,24h以及36h，提取RNA，采用Illumina Hiseq平臺進行(xing)測序。
3.研究結(jie)果(guo)
基因組和比較基因組分析
為了研究MT45這株菌(jun)(jun)產生的(de)表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)肽的(de)生物合成功能(neng)，我們(men)對這株菌(jun)(jun)進行(xing)了全基(ji)(ji)因(yin)組(zu)(zu)測序。測序后(hou)發(fa)現(xian)其(qi)基(ji)(ji)因(yin)組(zu)(zu)大(da)(da)小(xiao)(xiao)為3,897,521 bp，GC含量為46.09%，其(qi)基(ji)(ji)因(yin)組(zu)(zu)大(da)(da)小(xiao)(xiao)要比目前(qian)NCBI中公布的(de)其(qi)它(ta)6株芽孢桿菌(jun)(jun)的(de)基(ji)(ji)因(yin)組(zu)(zu)小(xiao)(xiao)。為了確認MT45的(de)親緣關(guan)(guan)系，針對這7株菌(jun)(jun)構建了進化樹(shu)，顯示MT45和(he)DMS７的(de)前(qian)緣關(guan)(guan)系較(jiao)近。雖親緣關(guan)(guan)系較(jiao)近，但MT45和(he)DMS7產生表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)素(su)的(de)效率相差較(jiao)大(da)(da)，因(yin)此對這兩(liang)個基(ji)(ji)因(yin)組(zu)(zu)進行(xing)了Mauve分析，分析結(jie)果發(fa)現(xian)在(zai)DMS7里面(mian)有三個較(jiao)大(da)(da)片段的(de)插入（大(da)(da)于30kb）,主要包含與噬菌(jun)(jun)體相關(guan)(guan)的(de)重(zhong)組(zu)(zu)/整合酶以(yi)及假定蛋白。此外，在(zai)MT45這株菌(jun)(jun)內存(cun)在(zai)許多特殊的(de)區域被標(biao)注為轉運蛋白以(yi)及抗菌(jun)(jun)素(su)抗性(xing)相關(guan)(guan)基(ji)(ji)因(yin)。
基于轉錄組的分析結果
通過比較轉(zhuan)錄(lu)組分析表(biao)(biao)(biao)明，在MT45中(zhong)，與表(biao)(biao)(biao)面活(huo)性肽相關的(de)(de)合(he)成途徑(jing)顯著富集，包括中(zhong)央碳代謝和脂肪酸合(he)成。MT45中(zhong)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面活(huo)性肽酶的(de)(de)含量比DMS7高(gao)9~49倍，因此MT45中(zhong)產生的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面活(huo)性肽效率要顯著高(gao)于DMS7。對(dui)轉(zhuan)錄(lu)組的(de)(de)數(shu)據進一(yi)步分析表(biao)(biao)(biao)明，有多種潛在的(de)(de)基因介導表(biao)(biao)(biao)面活(huo)性素合(he)成酶的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)達(da)。
4. 小(xiao)結
本研究(jiu)結(jie)果對對高產(chan)菌(jun)(jun)株中表(biao)面活性素的(de)合成和(he)調控提出了(le)新的(de)見解，豐富了(le)解淀粉芽(ya)孢(bao)桿菌(jun)(jun)基因組和(he)轉(zhuan)錄組的(de)資源。
本研(yan)究的測序和(he)數據分析(xi)分析(xi)工(gong)作由上海派森諾生物科技股(gu)份(fen)有限公司完成。
文章索引
Yan Zhi , Qun Wu & Yan Xu. Genome and transcriptome analysis of surfactin biosynthesis in Bacillus amyloliquefaciens MT45. Scienfic Reports, 7:40976 | DOI: 10.1038/srep40976(2017).
