《短乳桿菌NCL912谷氨酸操縱子的表達調控機制》是依託南昌大學，由李海星擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：短乳桿菌NCL912谷氨酸操縱子的表達調控機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李海星
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
γ-氨基丁酸具有多種重要的生物學功能，利用乳酸菌生物合成γ-氨基丁酸已成為引人關注的新型技術。近年來有關菌種與工藝方面的研究較多，但對負責合成γ-氨基丁酸的谷氨酸脫羧酶系統的元件組成、結構及其表達調控機制，尚未見深入的工作和報導。我們前期克隆到了高產γ-氨基丁酸的短乳桿菌NCL912的谷氨酸脫羧酶基因（gadB）及其側翼序列。序列分析表明，谷氨酸脫羧酶系統可能組成操縱子。基於對國內外相關研究進展的了解和前期研究基礎，本課題擬進行以下幾方面的研究，包括該系統的結構基因（gadCB）和調節基因（gadR）的轉錄水平；啟動子的克隆與鑑定；調控蛋白的純化及其編碼基因的克隆；調控蛋白特異識別的DNA區域及其序列分析；構建突變株NCL912△gadR，並與野生菌gadCB的轉錄水平和γ-氨基丁酸合成能力進行比較，分析gadR對gadCB轉錄的調控方式。旨在證實谷氨酸操縱子結構，並探索其表達調。
結題摘要
背景：γ-氨基丁酸（GABA）具有多種重要的生物學功能，已被列為新資源食品。 利用食品級微生物合成GABA是未來的發展趨勢。短乳桿菌NCL912發酵48 h時GABA達104g/L，具有套用前景。乳酸菌通過GABA合成系統合成GABA：谷氨酸被一種逆向轉運蛋白泵入細胞，隨即被胞內的谷氨酸脫羧酶（GAD）脫羧生成GABA，產物再被轉運蛋白運出細胞。推測NCL912的GAD和轉運蛋白協同表達，組成操縱子結構。 主要研究內容：操縱子結構解析；操縱子表達調控機制。 重要結果：（1）建立了引物部分重疊PCR（POP-PCR）用於DNA步移，獲取操縱子序列。（2）NCL912的GABA合成系統形成谷氨酸操縱子（glu operon）結構，由兩個功能基因（gadCA）和一個調節基因（gadR）組成，gadR正調控gadCA。 關鍵數據：（1）其它短乳桿菌有兩個GAD基因（gadAB），而NCL912隻有gadA。（2）NCL912的gadA序列與其它短乳桿菌的同源性僅為81%，整個操縱子序列的同源性更低。（3）谷氨酸誘導操縱子表達，gadR與gadCA同步轉錄，gadCA轉錄量一致，gadR轉錄量因不同時期為gadCA的14~156倍。 科學意義：（1）揭示了乳酸菌glu操縱子不僅存在種水平上的差異，而且存在菌株水平上的差異。（2）乳酸菌中，目前僅闡明了乳酸乳球菌GABA合成系統組成操縱子，而其它僅涉及基因克隆研究。本項目的研究思路可為闡明其它乳桿菌GABA合成系統提供借鑑。（3）POP-PCR可套用於染色體步移、基因組測序補洞與插入位點鑑定等。
