酿酒酵母中脂肪酸延伸酶Elo2抵御盐胁迫的生理机制
发布时间：2021-04-07 18:25
工业发酵过程中,生产菌株会遭遇到众多胁迫,导致微生物生理功能受损,从而降低菌株的生产性能。本论文为了加强微生物对盐胁迫的抵御能力,以酿酒酵母BY4741为出发菌株,采用适应性进化的策略来提高酵母抵御盐胁迫能力,利用转录组数据解析适应性进化菌株抵御盐胁迫的机制,并利用液质联用和流式细胞仪等分析方法,对Elo2抵御盐胁迫的生理机制展开研究,主要结果如下:1.利用适应性进化技术筛选抵御盐胁迫菌株,并利用转录组数据解析关键盐胁迫抵御路径。采用适应性进化筛选抵御盐胁迫菌株XCG001,半抑制浓度和生长曲线实验发现:在1.5 M NaCl条件下,与出发菌株wt相比,菌株XCG001的细胞浓度提高了37.3%;对NaCl的半抑制浓度提高了55.5%。进一步利用转录组数据分析发现:在菌株XCG001中,糖酵解/糖异生、丙酮酸代谢、脂质代谢、信号转导、果糖和甘露糖代谢路径上调,核糖体与氨基酸代谢路径下调;在1.5 M NaCl条件下,嘧啶代谢和脂质代谢路径上调,丙酮酸代谢和转运路径下调。2.发现过表达Elo2能抵御盐胁迫,并测定其抵御盐胁迫能力。对上调最显著的基因进行过表达,发现Elo2高表达菌株（XC...
【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】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种脂质结构
第一章绪论5量[38]。例如，在拜尔结合酵母中，计算机模拟增加带有超长链脂肪酰基链的鞘脂含量，这使细胞膜变厚和致密，这增加了乙酸透过细胞膜的自由能，从而提高对乙酸的抵御能力[39]。这些发现突出了改造鞘脂等新的策略来改善抵御环境胁迫性的重要性。图1-2鞘脂的代谢路径Fig.1-2Metabolicpathwaysofsphingolipids1.3超长链脂肪酸的研究进展1.3.1超长链脂肪酸的结构与生理功能脂肪酸是大多数细胞脂质的成分，例如甘油磷脂，鞘脂和甾醇。脂肪酸的主要种类包括12-20碳链长的长链脂肪酸，也存在带有C22和C24的超长链脂肪酸[40]。根据双键的数目，将脂肪酸分为饱和脂肪酸，单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。棕榈酸（C16:0）可以通过延伸、去饱和或氧化作用在细胞内转化为其他类型脂肪酸[41]。酿酒酵母中的脂肪酸大多长链脂肪酸（C16和C18）和少量的超长链脂肪酸（C22-C26）。C22-C26脂肪酸主要存在于鞘脂中，但也少量存在于糖基磷脂酰肌醇中。哺乳动物鞘脂中的脂肪酸主要是长链脂肪酸（C16或C18）或超长链脂肪酸（主要是C24）[42]。超长链脂肪酸对酵母的生长和蛋白质转运有重要作用。（1）超长链脂肪酸合成对于酵母生长至关重要。在1-酰基甘油-3-磷酸酰基转移酶编码基因SLC1的突变后，酵母细胞不能正常合成鞘脂，生长受到影响。在该酵母中，在sn-2位置具有异常C26:0脂肪酸的磷脂酰肌醇，部分取代了鞘脂的功能，该结果表明鞘脂的超长链脂肪酸部分本身具有重要的功能[43]。在酵母脂肪酸延伸酶中，Fen1/Elo2和Sur4/Elo3参与超长链脂肪酸合成，与细胞生长相关[44]。例如，在sur4Δ突变体中，不存在C26超长链脂肪酸，而是累积了C24超长脂肪酸，尤其是C22的超长链脂肪酸。在fen1Δ细胞中，C26超长链脂肪酸仍然存在，但其含量大大降低?
第三章结果与讨论19第三章结果与讨论3.1选育耐盐菌株及转录组数据分析3.1.1适应性进化提高盐胁迫抵御能力为了增强酿酒酵母对盐胁迫的抵御能力，进而提高发酵过程中产品产量。以酿酒酵母SaccharomycescerevisiaeBY4741为出发菌株，氯化钠为盐胁迫物质进行适应性进化，以获得抵御盐胁迫的酿酒酵母。适应性进化的方法如2.2.2所示。本次酿酒酵母适应性进化过程根据NaCl的浓度分为5个阶段，适应性进化的总时间为85天（图3-1）。图3-1适应性进化菌株的进化时间和细胞浓度Fig.3-1EvolutiontimeandOD600oftheadaptivelaboratoryevolutionstrain从适应性进化菌株中选择一株命名为XCG001，比较出发菌株wt和适应性进化菌株XCG001的NaCl半抑制浓度（IC50），结果如图3-2A所示：与出发菌株wt相比，适应性进化菌株XCG001的NaCl半抑制浓度提高了55.5%。比较出发菌株wt和进化菌株XCG001在0M和1.5MNaCl条件下的生长，结果如图3-2B/C所示：（1）在0MNaCl条件下，出发菌株wt和适应性进化菌株XCG001生长情况相似；在1.5MNaCl条件下，与出发菌株wt相比，适应性进化菌株XCG001的细胞浓度提高了37.3%（图3-2C）。这些结果表明，适应性进化菌株XCG001提高了对NaCl的抵御能力。图3-2适应性进化菌株XCG001盐胁迫下的半抑制浓度和生长曲线Fig.3-2IC50andgrowthcuvreofadaptivelaboratoryevolutionstrainXCG001undersaltstress
本文编号：3123965
【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】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种脂质结构
第一章绪论5量[38]。例如，在拜尔结合酵母中，计算机模拟增加带有超长链脂肪酰基链的鞘脂含量，这使细胞膜变厚和致密，这增加了乙酸透过细胞膜的自由能，从而提高对乙酸的抵御能力[39]。这些发现突出了改造鞘脂等新的策略来改善抵御环境胁迫性的重要性。图1-2鞘脂的代谢路径Fig.1-2Metabolicpathwaysofsphingolipids1.3超长链脂肪酸的研究进展1.3.1超长链脂肪酸的结构与生理功能脂肪酸是大多数细胞脂质的成分，例如甘油磷脂，鞘脂和甾醇。脂肪酸的主要种类包括12-20碳链长的长链脂肪酸，也存在带有C22和C24的超长链脂肪酸[40]。根据双键的数目，将脂肪酸分为饱和脂肪酸，单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。棕榈酸（C16:0）可以通过延伸、去饱和或氧化作用在细胞内转化为其他类型脂肪酸[41]。酿酒酵母中的脂肪酸大多长链脂肪酸（C16和C18）和少量的超长链脂肪酸（C22-C26）。C22-C26脂肪酸主要存在于鞘脂中，但也少量存在于糖基磷脂酰肌醇中。哺乳动物鞘脂中的脂肪酸主要是长链脂肪酸（C16或C18）或超长链脂肪酸（主要是C24）[42]。超长链脂肪酸对酵母的生长和蛋白质转运有重要作用。（1）超长链脂肪酸合成对于酵母生长至关重要。在1-酰基甘油-3-磷酸酰基转移酶编码基因SLC1的突变后，酵母细胞不能正常合成鞘脂，生长受到影响。在该酵母中，在sn-2位置具有异常C26:0脂肪酸的磷脂酰肌醇，部分取代了鞘脂的功能，该结果表明鞘脂的超长链脂肪酸部分本身具有重要的功能[43]。在酵母脂肪酸延伸酶中，Fen1/Elo2和Sur4/Elo3参与超长链脂肪酸合成，与细胞生长相关[44]。例如，在sur4Δ突变体中，不存在C26超长链脂肪酸，而是累积了C24超长脂肪酸，尤其是C22的超长链脂肪酸。在fen1Δ细胞中，C26超长链脂肪酸仍然存在，但其含量大大降低?
第三章结果与讨论19第三章结果与讨论3.1选育耐盐菌株及转录组数据分析3.1.1适应性进化提高盐胁迫抵御能力为了增强酿酒酵母对盐胁迫的抵御能力，进而提高发酵过程中产品产量。以酿酒酵母SaccharomycescerevisiaeBY4741为出发菌株，氯化钠为盐胁迫物质进行适应性进化，以获得抵御盐胁迫的酿酒酵母。适应性进化的方法如2.2.2所示。本次酿酒酵母适应性进化过程根据NaCl的浓度分为5个阶段，适应性进化的总时间为85天（图3-1）。图3-1适应性进化菌株的进化时间和细胞浓度Fig.3-1EvolutiontimeandOD600oftheadaptivelaboratoryevolutionstrain从适应性进化菌株中选择一株命名为XCG001，比较出发菌株wt和适应性进化菌株XCG001的NaCl半抑制浓度（IC50），结果如图3-2A所示：与出发菌株wt相比，适应性进化菌株XCG001的NaCl半抑制浓度提高了55.5%。比较出发菌株wt和进化菌株XCG001在0M和1.5MNaCl条件下的生长，结果如图3-2B/C所示：（1）在0MNaCl条件下，出发菌株wt和适应性进化菌株XCG001生长情况相似；在1.5MNaCl条件下，与出发菌株wt相比，适应性进化菌株XCG001的细胞浓度提高了37.3%（图3-2C）。这些结果表明，适应性进化菌株XCG001提高了对NaCl的抵御能力。图3-2适应性进化菌株XCG001盐胁迫下的半抑制浓度和生长曲线Fig.3-2IC50andgrowthcuvreofadaptivelaboratoryevolutionstrainXCG001undersaltstress
本文编号：3123965
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