《惡臭假單胞菌中一條新的戊二酸代謝途徑》是依託山東大學，由高超擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：惡臭假單胞菌中一條新的戊二酸代謝途徑
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：高超
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
已報導的生物體內戊二酸代謝均通過戊二酸脫氫途徑，申請人基於比較基因組學分析與前期實驗結果，推測Pseudomonas putida KT2440中存在一條新的戊二酸羥基化途徑。該途徑涉及戊二酸羥基化酶（GHS）、L-2-羥基戊二酸氧化酶（LGO）與GntR家族轉錄調控蛋白（GhsR），其中GHS催化戊二酸羥基化生成L-2-羥基戊二酸；LGO催化L-2-羥基戊二酸生成2-酮基戊二酸；GhsR調控GHS、LGO的表達。本項目擬以P. putida KT2440中該戊二酸代謝新途徑為研究對象，基於對各關鍵酶的生理功能及生化特性分析，確定GHS、LGO在戊二酸代謝中的作用；闡明GhsR調控GHS、LGO表達的具體機制；解析P. putida KT2440中L-2-羥基戊二酸的來源、積累及其抑制戊二酸代謝的機理，為揭示生物體戊二酸代謝及相關致病過程奠定理論基礎。
結題摘要
戊二酸是動物、植物和微生物中L-賴氨酸分解代謝的重要中間體，廣泛分布於不同生境。在以往研究中，唯一報導的戊二酸分解代謝途徑是戊二醯輔酶A脫氫途徑。申請者基於比較基因組學分析與前期實驗結果，推測惡臭假單胞菌KT2440中存在一條新的戊二酸羥基化代謝途徑，其關鍵酶為CsiD和LhgO；外源表達並分離純化CsiD和LhgO，確認CsiD為戊二酸羥化酶，催化戊二酸羥基化生成L-2-羥基戊二酸，LhgO為L-2-羥基戊二酸氧化酶，催化L-2-羥基戊二酸氧化生成2-酮基戊二酸；基於關鍵酶CsiD和LhgO的催化特性和生理功能分析，證明戊二醯輔酶A脫氫途徑與戊二酸羥基化途徑共同參與惡臭假單胞菌KT2440的戊二酸代謝，但戊二酸羥基化途徑發揮更加關鍵的作用；確定CsiD和LhgO編碼基因位於同一操縱子中，受轉錄調控蛋白CsiR調控，揭示了CsiR調控CsiD和LhgO編碼基因表達的具體機制，並證明戊二醯輔酶A脫氫途徑與戊二酸羥基化途徑間不存在交叉調控；通過阻斷戊二醯輔酶A脫氫途徑與戊二酸羥基化途徑，構建了戊二酸高產工程菌株，實現了基於L-賴氨酸分解代謝的戊二酸高效生產；上述結果一方面完善了研究者對生物體內戊二酸代謝途徑和調控機制的認識，另一方面為重要生物基化學品戊二酸的高效生產奠定了理論基礎。
