植物乳桿菌中葉酸主要生物合成途徑的分子調控機理

《植物乳桿菌中葉酸主要生物合成途徑的分子調控機理》是依託昆明理工大學，由柳陳堅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：植物乳桿菌中葉酸主要生物合成途徑的分子調控機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：柳陳堅
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

葉酸，化學名為蝶醯單谷氨酸，是維生素B9的水溶性形態。由於哺乳動物細胞自身不能合成該微量營養素，只能通過食物攝取獲得，因此一旦所攝取葉酸過少，即會引起機體發生相應的葉酸缺乏性疾病。它廣泛存在於各類食物中，但是在烹飪和保存過程中損失率較高；同時葉酸缺乏症仍然是一大世界性營養問題，因此開發富含葉酸的功能性食品極為迫切與重要。本實驗室從雲南傳統發酵食品中分離並保存80餘株植物乳桿菌菌株，發現其中部分菌株具有高產葉酸能力，因此，本項目擬結合比較基因組學、轉錄組學和主要代謝產物分析，並利用靶向基因敲除技術，深入闡明不同近親種植物乳桿菌的葉酸主要生物合成途徑的分子調控機理的異同；分析與闡明葉酸主要生物合成途徑中關鍵酶基因在不同植物乳桿菌菌株間的基因多態性與葉酸產量的相關性，並由此建立植物乳桿菌的葉酸生物發酵模型。

結題摘要

葉酸是細胞代謝的重要中間體，由於缺乏葉酸生物合成途徑中的關鍵酶，人類需要從膳食中攝取葉酸。由於谷氨酸尾部的結構差異，生物合成的葉酸要優於化學合成的葉酸。微生物和植物能夠產生葉酸，其中，植物乳桿菌能夠利用不同的發酵基質改變葉酸含量，因此本研究對植物乳桿菌葉酸合成途徑分子調控機理進行研究。 本研究從傳統發酵食品中分離得到26株植物乳桿菌，加上課題組菌種庫中已有的41株植物乳桿菌，總計67株植物乳桿菌，均為具有合成葉酸能力的植物乳桿菌。結合細菌熱休克蛋白的dnaK基因鑑定67株菌株植物乳桿菌屬於3個近親種，分別為Lactobacillus.paraplantarum、Lb.pentosus和Lb.plantarum subsp.plantarum。選取8株分屬不同近親種的植物乳桿菌，針對葉酸合成6-羥甲基二氫蝶呤焦磷酸（6-hydroxymethyldihydropterin pyrophosphate，DHPPP）途徑中的fol B，fol E，fol K，fol P和fol Q基因進行基因多態性研究，結果發現，fol B，fol E和fol K基因具有較高同源性，存在1處SNP位點為同義替換；fol P基因存在的14處SNP位點中，僅1處發生非同義替換；fol Q基因存在7處SNP位點，其中5處為非同義替換。通過構建合成途徑中關鍵酶基因fol E、fol K、fol P、fol B及fol Q的基因敲除株及過表達菌株測定葉酸含量發現，敲除fol E、fol P、fol Q基因，菌株仍能夠產生葉酸，結合YML4-3菌株基因組草圖分析，找到Xtp1基因產物為fol Q基因同工酶。通過對Δfol P菌株形態學觀察，證實fol P基因可能與細胞壁合成有關。轉錄組測序結果分析可知，對於植物乳桿菌體內葉酸合成途徑，對氨基苯甲酸（p-aminobenzoic acid，pABA）途徑相關基因的表達也影響葉酸產量。最後，運用不同發酵基質培養不同植物乳桿菌菌株來合成葉酸，使用豆漿為發酵基質控制pH在6.0時，葉酸含量最高，這為以後開發發酵葉酸食品提供依據。