铁摄取调节子与亚铁鳌合酶基因表达对大肠杆菌血红素合成的调控
发布时间：2021-08-20 08:12
血红素（heme）是一类中间螯合铁离子的卟啉化合物,参与细胞的氧气运输、电子传递等生物功能。增加其生物合成量可以提高以血红素为辅基的过氧化物酶的酶活力;血红素可作为色素添加剂和补铁剂被用于食品医药行业。因此,血红素合成在食品医药行业及以血红素为辅基的重组蛋白的生产中具有一定的应用价值,但目前血红素代谢调控的机制尚不清楚。本研究以大肠杆菌（Escherichia coli）为研究对象,以铁摄取调节子基因fur与亚铁鳌合酶基因hemH为调控目标,通过fur的过表达与缺失,以及hemH的过表达,探究铁离子以及fur和hemH表达水平对血红素合成代谢的影响。主要研究内容与结果如下:（1）fur过表达对大肠杆菌血红素合成的调控。通过构建含有fur过表达的同源重组菌株Eco/pEF,发现fur过表达对菌体的生长有抑制作用,同时胞内的铁离子减少,并且血红素含量比原始菌株下降了3.55倍,虽然fur过表达上调了gltX、hemL、hemB的表达,分别是原始菌株的4.93倍、2.55倍、4.61倍,但由于hemA下调使合成血红素的前体物质ALA速率低,导致血红素合成下降。在限铁条件下,fur对血红素的合...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
血红素结构示意图
江南大学硕士学位论文有如预期的结果那样得到大幅度提升，这也说明血红素的合成是高度保守且受到严格调控[19]。在大肠杆菌中，通过 C5 途径，5-ALA 经七步酶促反应合成血红素（图 1-2）。两分子 5-ALA 在 ALA 脱水酶（HemB，由基因 hemB 编码）的作用下脱水缩合成胆色素原；四分子的胆色素原在羟甲基胆素合成酶（HemC，由基因 hemC 编码）的作用下脱氨缩合成羟甲基胆素；羟甲基胆素在尿卟啉原Ⅲ合成酶（HemD，由基因 hemD 编码）的作用下脱水环化成具有四吡咯环的尿卟啉原Ⅲ；尿卟啉原Ⅲ在尿卟啉原Ⅲ脱羧酶（HemE，由基因 hemE 编码）的作用下，将尿卟啉原Ⅲ的四个侧链脱羧合成成粪卟啉原Ⅲ，同时伴随二氧化碳的释放；粪卟啉原Ⅲ氧化酶（HemF，由基因 hemF 编码）对粪卟啉原Ⅲ侧链进行氧化然后脱羧形成原卟啉原Ⅸ，并伴随二氧化碳的释放；原卟啉原脱氢酶（HemG，由基因 hemG 编码）催化原卟啉原Ⅸ脱氢形成原卟啉Ⅸ；亚铁鳌合酶（HemH，由基因hemH 编码）催化原卟啉Ⅸ脱氢与铁离子结合形成血红素。
调控 hemB 基因的表达，以控制胞内血红铁鳌合酶对 IRR 的降解能力减弱，IRR 中间卟啉物质过度积累对细胞造成毒性[3内血红素与铁离子水平之间的平衡。ur 蛋白的调控功能及机制Ferricuptakeregulator，Fur）是一种全局，还参与能量代谢、氧化应激、信号传导ur 蛋白的分子量大小是 17kDa[35]，含有可构上与 IRR 蛋白具有较高同源性[36]，两中，Fur 蛋白经典的转录调节模式为转录因子，甚至不需要辅助因子在一些致病菌因子的调控机制制作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用技术的血瘀模型大鼠血浆代谢组学分析[J]. 杨秀娟,杨志军,李硕,邓毅,杨延泽,曼琼,李鹏杰. 色谱. 2019(01)
[2]当归不同药用部位对乙酰苯肼所致血虚证干预后的代谢组学差异比较[J]. 杨秀娟,杨志军,邓毅,李硕,吴国霞,杨延泽,曼琼. 中药药理与临床. 2018(03)
[3]关键酶基因的过表达与环境因素对大肠杆菌血红素合成的调控[J]. 陈丹园,沈云杰,杨燕,唐蕾. 食品与发酵工业. 2018(11)
[4]基于UPLC-Q-TOF/MS的归身和归尾补血机制的代谢组学初步研究[J]. 杨秀娟,邓毅,吴国霞,杨延泽,杨志军,曼琼. 天然产物研究与开发. 2018(02)
[5]血红素铁的制备及应用研究进展[J]. 卫乐红,时亚文,陈石良,姜无边. 食品与药品. 2013(05)
[6]水溶性血红素的制备及其抗贫血研究[J]. 刘安军,陈汝洁,王丽霞,安磊,王稳航,陈颖. 现代食品科技. 2010(03)
[7]Heme:a versatile signaling molecule controlling the activities of diverse regulators ranging from transcription factors to MAP kinases[J]. SarahMMense. Cell Research. 2006(08)
[8]血红素色素制取及在肉品加工中的应用[J]. 罗章,郑立红. 中国农业科技导报. 2006(01)
[9]血红素的应用研究及生化机理探讨[J]. 张爱华. 药学进展. 1992(01)
[10]亚铁螯合酶与卟啉症[J]. 方林求. 生命的化学(中国生物化学会通讯). 1987(06)
博士论文
[1]夏枯草提取物对间变性大细胞淋巴瘤的作用及分子机制的研究[D]. 李伟明.郑州大学 2018
[2]青蛤凝集素调控酿酒酵母增殖及代谢机理的研究[D]. 刘帅.东北林业大学 2018
[3]代谢工程改造大肠杆菌血红素合成途径生产5-氨基乙酰丙酸[D]. 张俊丽.江南大学 2016
硕士论文
[1]大肠杆菌血红素合成途径关键酶基因的表达与调控[D]. 陈丹园.江南大学 2018
[2]硫酸酯化牡蛎多糖的制备及其生物活性研究[D]. 赵冠华.大连海洋大学 2018
[3]固氮施氏假单胞菌铁吸收调节蛋白Fur参与铁转运和固氮调控的研究[D]. 陆超.中国农业科学院 2016
[4]芥蓝抗坏血酸过氧化物酶在大肠杆菌中的基因表达及酶学性质研究[D]. 黄加保.江南大学 2013
本文编号：3353147
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
血红素结构示意图
江南大学硕士学位论文有如预期的结果那样得到大幅度提升，这也说明血红素的合成是高度保守且受到严格调控[19]。在大肠杆菌中，通过 C5 途径，5-ALA 经七步酶促反应合成血红素（图 1-2）。两分子 5-ALA 在 ALA 脱水酶（HemB，由基因 hemB 编码）的作用下脱水缩合成胆色素原；四分子的胆色素原在羟甲基胆素合成酶（HemC，由基因 hemC 编码）的作用下脱氨缩合成羟甲基胆素；羟甲基胆素在尿卟啉原Ⅲ合成酶（HemD，由基因 hemD 编码）的作用下脱水环化成具有四吡咯环的尿卟啉原Ⅲ；尿卟啉原Ⅲ在尿卟啉原Ⅲ脱羧酶（HemE，由基因 hemE 编码）的作用下，将尿卟啉原Ⅲ的四个侧链脱羧合成成粪卟啉原Ⅲ，同时伴随二氧化碳的释放；粪卟啉原Ⅲ氧化酶（HemF，由基因 hemF 编码）对粪卟啉原Ⅲ侧链进行氧化然后脱羧形成原卟啉原Ⅸ，并伴随二氧化碳的释放；原卟啉原脱氢酶（HemG，由基因 hemG 编码）催化原卟啉原Ⅸ脱氢形成原卟啉Ⅸ；亚铁鳌合酶（HemH，由基因hemH 编码）催化原卟啉Ⅸ脱氢与铁离子结合形成血红素。
调控 hemB 基因的表达，以控制胞内血红铁鳌合酶对 IRR 的降解能力减弱，IRR 中间卟啉物质过度积累对细胞造成毒性[3内血红素与铁离子水平之间的平衡。ur 蛋白的调控功能及机制Ferricuptakeregulator，Fur）是一种全局，还参与能量代谢、氧化应激、信号传导ur 蛋白的分子量大小是 17kDa[35]，含有可构上与 IRR 蛋白具有较高同源性[36]，两中，Fur 蛋白经典的转录调节模式为转录因子，甚至不需要辅助因子在一些致病菌因子的调控机制制作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用技术的血瘀模型大鼠血浆代谢组学分析[J]. 杨秀娟,杨志军,李硕,邓毅,杨延泽,曼琼,李鹏杰. 色谱. 2019(01)
[2]当归不同药用部位对乙酰苯肼所致血虚证干预后的代谢组学差异比较[J]. 杨秀娟,杨志军,邓毅,李硕,吴国霞,杨延泽,曼琼. 中药药理与临床. 2018(03)
[3]关键酶基因的过表达与环境因素对大肠杆菌血红素合成的调控[J]. 陈丹园,沈云杰,杨燕,唐蕾. 食品与发酵工业. 2018(11)
[4]基于UPLC-Q-TOF/MS的归身和归尾补血机制的代谢组学初步研究[J]. 杨秀娟,邓毅,吴国霞,杨延泽,杨志军,曼琼. 天然产物研究与开发. 2018(02)
[5]血红素铁的制备及应用研究进展[J]. 卫乐红,时亚文,陈石良,姜无边. 食品与药品. 2013(05)
[6]水溶性血红素的制备及其抗贫血研究[J]. 刘安军,陈汝洁,王丽霞,安磊,王稳航,陈颖. 现代食品科技. 2010(03)
[7]Heme:a versatile signaling molecule controlling the activities of diverse regulators ranging from transcription factors to MAP kinases[J]. SarahMMense. Cell Research. 2006(08)
[8]血红素色素制取及在肉品加工中的应用[J]. 罗章,郑立红. 中国农业科技导报. 2006(01)
[9]血红素的应用研究及生化机理探讨[J]. 张爱华. 药学进展. 1992(01)
[10]亚铁螯合酶与卟啉症[J]. 方林求. 生命的化学(中国生物化学会通讯). 1987(06)
博士论文
[1]夏枯草提取物对间变性大细胞淋巴瘤的作用及分子机制的研究[D]. 李伟明.郑州大学 2018
[2]青蛤凝集素调控酿酒酵母增殖及代谢机理的研究[D]. 刘帅.东北林业大学 2018
[3]代谢工程改造大肠杆菌血红素合成途径生产5-氨基乙酰丙酸[D]. 张俊丽.江南大学 2016
硕士论文
[1]大肠杆菌血红素合成途径关键酶基因的表达与调控[D]. 陈丹园.江南大学 2018
[2]硫酸酯化牡蛎多糖的制备及其生物活性研究[D]. 赵冠华.大连海洋大学 2018
[3]固氮施氏假单胞菌铁吸收调节蛋白Fur参与铁转运和固氮调控的研究[D]. 陆超.中国农业科学院 2016
[4]芥蓝抗坏血酸过氧化物酶在大肠杆菌中的基因表达及酶学性质研究[D]. 黄加保.江南大学 2013
本文编号：3353147
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