Corynebacterium glutamicum血红素转运蛋白缺失对血红素代谢调控的影响

发布时间:2018-05-19 17:56

  本文选题:谷氨酸棒杆菌 + 血红素转运蛋白 ; 参考:《山东大学》2017年硕士论文


【摘要】:血红素是普遍存在于生物体内的一种生物大分子,它可以作为辅基参与生物的多种生命代谢活动,同时,还可以为生物体提供铁元素。但过量的游离血红素具有毒害作用,谷氨酸棒杆菌中存在精致且复杂的调控系统来确保生物体内血红素的动态平衡。我们在利用谷氨酸棒杆菌生产ALA时,菌体积累过量下游产物,致使菌体的生长乃至呼吸代谢均受到影响。鉴于血红素的重要生理功能,在利用重组菌生产ALA时,血红素合成途径不能被阻断或敲除,只能调控弱化。谷氨酸棒杆菌中的血红素受到两个双组份系统HrrSA和ChrSA的调控作用,主要在转录水平上进行调控。HrrSA主要用来调控血红素合成途径基因转录水平,以及血红素代谢途径相关基因转录水平。ChrSA只有胞内游离血红素的浓度超过菌体耐受性时才转录表达,激活血红素外运蛋白HrtBA基因表达,将胞内过量的游离血红素转运到胞外。本论文首先构建了谷氨酸棒杆菌血红素外运蛋白基因单敲菌株WT-H,血红素外运蛋白与内运蛋白基因同时缺失菌株WT-HH。研究血红素在胞内积累时,对血红素合成途径以及代谢调控途径的影响。结果表明,菌体血红素转运蛋白缺失,胞内游离血红素的量维持动态平衡。菌株积累大量的血红素代谢中间产物,并分泌到胞外。负责调节胞内游离血红素动态平衡的两个双组份系统HrrSA与ChrSA的转录水平上调,血红素合成途径基因转录水平下调,血红素氧化酶基因转录水平与血红素结合蛋白基因转录水平均上调。这是由于游离血红素在胞内积累,菌体通过双组份系统调控胞内游离血红素的动态平衡。我们在谷氨酸棒杆菌hemB基因C端添加降解标签,可有效降低胞内ALA脱水酶的活性,菌体积累的胆色素原明显降低,卟啉化合物的积累量也降低。敲除血红素转运蛋白基因,菌体胞内游离血红素的量仍可以保持动态平衡。其次我们在野生型谷氨酸棒杆菌与血红素转运蛋白基因缺失菌中过表达ALA合成基因,研究过量合成ALA时,对血红素代谢调控的影响。ALA过量积累时,胞内游离血红素的量维持动态平衡;血红素转运蛋白的缺失有利于提高ALA的积累。此时,菌液颜色加深,发酵液中积累大量的卟啉化合物。双组份基因转录水平上调,血红素合成途径基因转录水平也上调。这是由于胞内过量的ALA促使下游代谢提高,积累过量的中间代谢产物。同时菌体双组份系统调节胞内血红素动态平衡。在hemB基因末端添加降解标签可有效提高ALA的积累。综上所述,血红素转运蛋白缺失,胞内游离血红素的量维持动态平衡,菌体积累大量的卟啉化合物。菌株主要通过双组份系统在转录水平调控胞内游离血红素的量,抑制血红素合成途径基因转录水平,提高血红素代谢相关基因转录水平。降低ALA下游代谢产物的积累可有效提高ALA的产量。研究谷氨酸棒杆菌血红素转运蛋白缺失对血红素代谢调控的影响,可以为后期研究血红素以及ALA提供理论依据。
[Abstract]:Heme is a kind of biological macromolecule, which is ubiquitous in organisms. It can be used as an auxiliary group to participate in many biological metabolism activities of organisms, and also provide iron elements for organisms. But excessive free heme has toxic effects. There is a sophisticated and complex regulatory system in Corynebacterium glutaminus to ensure blood red in living organisms. During the production of ALA with Corynebacterium glutamis, the bacteria accumulated over the downstream products, causing the growth of the bacteria and even the respiratory metabolites to be affected. In view of the important physiological function of heme, the heme synthesis pathway can not be blocked or knocked out when the recombinant bacteria are used to produce ALA. The glutamic rod can only be regulated and weakened. The heme of the bacteria is regulated by two bicomponent systems HrrSA and ChrSA. The regulation of.HrrSA mainly at the transcriptional level is mainly used to regulate the transcriptional level of the heme synthesis pathway gene, as well as the transcription level of the heme metabolic pathway related gene.ChrSA only when the concentration of intracellular free heme exceeds the bacterial tolerance. The expression of heme exoprotein HrtBA activates the expression of the heme exoprotein gene and transtransport the intracellular free heme to the extracellular. Firstly, the heme exoprotein gene WT-H, heme exoprotein and the endosin gene are simultaneously missing from the heme strain WT-HH. to study the heme accumulation of heme in the cell. The results showed that the heme transporter was missing and the amount of intracellular free heme maintained dynamic balance. The strain accumulated a large number of intermediate products of heme metabolism and secreted to the extracellular. The transfer of the two components of the intracellular free heme, HrrSA and ChrSA, was responsible for regulating the dynamic balance of intracellular free heme. The transcriptional level of heme synthesis pathway is down regulated, the transcription level of heme oxidase gene and the transcription level of heme binding protein gene are all up-regulated. This is due to the accumulation of heme in the cell and the dynamic balance of intracellular free heme by the bicomponent system. We are in the hemB base of Corynebacterium glutamias. The activity of intracellular ALA dehydrase was effectively reduced because of the addition of degradation labels at the C end. The accumulation of bacterial pigments in the mycelium was significantly reduced and the accumulation of porphyrin compounds decreased. The amount of intracellular free heme in the cell could remain dynamic balance. When the ALA gene was overexpressed in the protein gene deletion bacteria, the amount of intracellular free heme maintained dynamic balance when excessive accumulation of heme metabolism, and the loss of heme transporter was beneficial to the accumulation of ALA when excessive accumulation of ALA in the heme metabolism regulation. The color of the heme transporter was beneficial to the accumulation of ALA. At this time, the color of the bacteria was deepened and the accumulation of porphyrin in the fermented liquid was great. The transcriptional level of the bicomponent gene was up-regulated and the transcriptional level of the heme synthesis pathway was also up-regulated. This is due to the excessive intracellular ALA that promotes downstream metabolism and accumulates excessive intermediate metabolites. At the same time, the bicomponent system regulates the dynamic balance of intracellular heme. The addition of degradation labels at the end of the hemB gene can effectively improve the product of ALA. To sum up, the heme transporter is missing, the amount of intracellular free heme maintains dynamic balance, and the bacteria accumulate a large number of porphyrin compounds. The strain mainly regulates the amount of intracellular free heme at the transcriptional level, inhibits the transcription level of heme synthesis pathway gene, and improves the transcription water of heme metabolism related genes. Lowering the accumulation of metabolites in the downstream ALA can effectively improve the production of ALA. The study of the effect of heme metabolism in heme of Corynebacterium glutamatsu can provide a theoretical basis for the later study of heme and ALA.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q51

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 武泰存,房蓓,王景安;锌转运蛋白基因研究进展[J];西北植物学报;2005年10期

2 王华丙;张振义;包锐;陈宇星;;ABC转运蛋白的结构与转运机制[J];生命的化学;2007年03期

3 骆媛媛;柳参奎;;植物中铵转运蛋白的研究进展[J];基因组学与应用生物学;2009年02期

4 王继红;李西川;蒋伶活;;酵母细胞中ABC转运蛋白的分类和功能[J];细胞生物学杂志;2009年04期

5 赵胡;李裕红;;植物ABC转运蛋白研究综述[J];海峡科学;2012年02期

6 张倩;陈佳娜;李建民;;植物硅转运蛋白的研究进展[J];中国农学通报;2013年12期

7 袁进成;刘颖慧;;植物糖转运蛋白研究进展[J];中国农学通报;2013年36期

8 李剑,李光永,王道文;核苷转运蛋白的研究进展[J];科学通报;2002年07期

9 吴转娣;昝逢刚;张树珍;王俊刚;唐建平;;蔗糖转运蛋白的调节[J];生物技术通报;2009年07期

10 白雪梅;张立军;吴晓丹;胡凯;阮燕晔;;植物蔗糖转运蛋白[J];植物生理学通讯;2006年06期

相关会议论文 前10条

1 藏猛;杨国宇;李宏基;鲁维飞;郭豫杰;;猪锌转运蛋白基因的克隆及其在仔猪体内的组织分布[A];全国动物生理生化第十一次学术交流会论文摘要汇编[C];2010年

2 张泉龙;胡晋红;朱全刚;;皮肤中转运蛋白的作用研究进展[A];2008年中国药学会学术年会暨第八届中国药师周论文集[C];2008年

3 伊秀林;申秀萍;张宗鹏;;影响临床药物安全性的药物转运蛋白[A];2013年(第三届)中国药物毒理学年会暨药物非临床安全性评价研究论坛论文摘要[C];2013年

4 伊秀林;申秀萍;张宗鹏;;影响临床药物安全性的药物转运蛋白[A];中国药理学与毒理学杂志(2013年6月第27卷第3期)[C];2013年

5 兰平;李文凤;刘坤凡;王道文;;缺磷条件下可能参与紫色酸性磷酸酶和磷酸根转运蛋白基因转录调控的信号组分因子的研究[A];中国的遗传学研究——中国遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编[C];2003年

6 明凤;张璇;张佰隆;路群;王伟;;水稻磷酸盐转运蛋白基因的克隆、表达及功能分析[A];全国植物分子育种研讨会摘要集[C];2009年

7 王宝梅;李楠;隋礼丽;夏大静;王晓键;曹雪涛;;一个新的线粒体转运蛋白的分子克隆及鉴定[A];中国免疫学会第四届学术大会会议议程及论文摘要集[C];2002年

8 骆斌;朱勇清;上官小霞;陈晓亚;;棉花、拟南芥ABC转运蛋白(GhWBC1和AtWBC11)的研究[A];中国植物生理学会第九次全国会议论文摘要汇编[C];2004年

9 刘昭平;费俭;张珏;麻孙恺;蔡国强;郭礼和;;多巴胺转运蛋白参与神经细胞的凋亡[A];中国细胞生物学学会第七次会议论文摘要汇编[C];1999年

10 于昱;吕林;罗绪刚;刘彬;;锌对肉仔鸡小肠中锌转运蛋白基因表达的影响[A];中国家禽业——机遇与挑战——第十三次全国家禽学术讨论会论文集[C];2007年

相关重要报纸文章 前5条

1 殷俊;南农大揭示两个水稻磷酸盐转运蛋白功能[N];江苏科技报;2009年

2 医学院;颜宁研究组在《自然》发文揭示糖转运蛋白结构与机理[N];新清华;2012年

3 刘霞;美揭示神经元转运蛋白的分子运动机制[N];科技日报;2011年

4 本报记者 刘霞;转运蛋白:农作物的生长“调理师”[N];科技日报;2013年

5 钱铮;特定蛋白质影响营养吸收[N];人民日报;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 于杰;一种ABC转运蛋白ArtI-Art(QN)_2复合物的结构与功能研究[D];清华大学;2015年

2 艾鹏慧;水稻磷酸盐转运蛋白OsPht1;2和OsPht1;6表达调控和功能的研究[D];南京农业大学;2009年

3 孟森;林木细根氮素吸收动态及氮转运蛋白基因表达[D];西北农林科技大学;2016年

4 金宏滨;药用植物ABC转运蛋白基因的克隆与特征研究[D];上海交通大学;2007年

5 李艳红;ABC转运蛋白超家族中致病性SNPs的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2007年

6 赵岩;大肠杆菌二肽转运蛋白YbgH结构与功能研究[D];中国科学技术大学;2015年

7 郭晓贤;跨膜区突变对ABC转运蛋白Pdr5p功能的影响及其机制研究[D];浙江大学;2012年

8 谢小东;烟草ABC转运蛋白家族鉴定及次生代谢物质转运的功能研究[D];重庆大学;2014年

9 伍国强;Na~+转运蛋白基因在荒漠植物霸王响应盐和干旱中的作用研究[D];兰州大学;2011年

10 肖淑艳;溶质转运蛋白11第三和第六跨膜区的结构研究[D];吉林大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 康立敏;基于越橘果实转录组测序WBC型ABC转运蛋白的基因发掘、克隆和表达分析[D];吉林农业大学;2015年

2 张晓燕;海洋微生物钾转运蛋白基因trkH的克隆与表达[D];大连理工大学;2015年

3 李倩;特异表达甘薯蔗糖转运蛋白基因IbSUT对烟草淀粉合成的影响[D];电子科技大学;2014年

4 魏晓钰;苹果中糖转运蛋白的鉴定及两个己糖转运蛋白功能的初步研究[D];西北农林科技大学;2015年

5 张清;甘蔗糖转运蛋白超家族基因演化与表达分析[D];福建农林大学;2016年

6 康新乐;禾谷缢管蚜ABC转运蛋白基因克隆及其表达特性研究[D];西北农林科技大学;2016年

7 杨琳;苹果钾转运蛋白基因家族表达及干旱条件下根系钾吸收转运特性分析[D];西北农林科技大学;2016年

8 段建锋;接种丛枝菌根真菌对小麦根内氮磷转运蛋白基因表达的影响[D];西北农林科技大学;2016年

9 张殊慧;番茄磷转运蛋白SlPht3基因最小表达框转化小麦对磷素营养的应答[D];沈阳农业大学;2016年

10 师双锋;速生植物硝酸盐转运蛋白编码基因的克隆和功能研究[D];中国农业科学院;2016年



本文编号:1911084

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/1911084.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户6ada4***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com