乳酸乳球菌細胞壁耐酸調控機制及重構

《乳酸乳球菌細胞壁耐酸調控機制及重構》是依託天津大學，由喬建軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：乳酸乳球菌細胞壁耐酸調控機制及重構
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：喬建軍
• 依託單位：天津大學

項目摘要

前期工作表明，高產乳酸鏈球菌肽（nisin）的乳酸乳球菌F44在酸性條件下，細胞壁合成相關蛋白表達量出現顯著變化；同時，系統的高表達細胞壁合成相關基因也會提高菌株的耐酸能力和nisin的生產能力。然而，酸應激下乳酸乳球菌中細胞壁合成相關的調控機制研究還不夠深入。項目擬調取並鑑定酸性條件下細胞壁合成關鍵功能基因（胺基酸連線酶、氨基轉移酶、糖基轉移酶、肽聚糖水解酶等）啟動子區的特異結合蛋白，進一步確定其功能和其他作用靶點，總結可能的調控機制，嘗試研究酸性條件下細胞壁合成調控規律，初步構建調控網路。同時，套用合成生物學技術實現在不同酸性條件下啟動細胞壁合成高表達系統，提高菌株在生產過程中的適應能力,有利於工業化生產。本項目的研究有助於深入理解酸性條件下乳酸乳球菌細胞壁合成的調控機制，也為進一步研究乳酸乳球菌細胞壁的耐酸機制奠定了基礎。

結題摘要

細胞壁是保護細菌的第一道屏障，細菌在面對環境壓力會啟動多種調節機制。乳酸乳球菌廣泛套用於食品工業，並在醫藥領域具有巨大的套用潛力。目前乳酸乳球菌細胞壁生物合成的調控機制尚不清楚。本課題鑑定了酸脅迫下細胞壁合成功能基因murD、murE和dacB以及磷壁酸修飾dlt操縱子啟動子區的特異結合蛋白，結合蛋白組學、ChIP-seq、EMSA等方法分析找到CodY、TcsR7和多個潛在的轉錄調控因子，進一步結合組學和螢光定量PCR等技術研究其功能和其他作用靶點，全面總結了轉錄因子CodY調控機制及酸脅迫下TcsR7對細胞壁磷壁酸調控機制。同時，研究了O-乙醯化和N-去乙醯化修飾對細胞壁肽聚糖結構影響，結果表明O-Ac-M和N-deAc-G修飾能夠促進細胞壁的剛性結構的保持，進而促進菌體酸耐受能力的提高以及nisin產量的提升。研究發現轉肽酶RacD通過感受pH變化來調控細胞壁肽聚糖含量變化。此外，基於轉錄組深度測序發現8個耐酸相關小RNA，包括s015、s042、s263、c277等多個sRNA。深入分析發現s263可通過與murA、murC、mraY的RBS區結合，促進細胞壁合成，為細胞壁合成轉錄後調控機制提供了新的理論指導。本研究分別從轉錄水平、轉錄後調控、乙醯化修飾等方面對細胞壁調控進行全面研究，為細胞壁調控網路的構建奠定了基礎。