《Microbulbifer屬細菌的對羥基苯甲酸和酯類合成調控機制研究》是依託江蘇師範大學，由彭學擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Microbulbifer屬細菌的對羥基苯甲酸和酯類合成調控機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：彭學
- 依託單位：江蘇師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
海洋細菌Microbulbifer sp. A4B-17擁有合成對羥基苯甲酸(4HBA)和酯類等次級代謝產物的功能。4HBA是合成液晶等用途廣泛的有機合成原料，4HBA酯類有抑菌活性，作為防腐劑廣泛套用於食品和化妝品的保存上。在前期研究中，本課題組完成了A4B-17菌株的基因組測序和注釋，預測出相關生物合成途徑和基因。莽草酸途徑是合成芳香族化合物的下游關鍵途徑，文獻表明在其他菌株中受到嚴格的反饋調控，但該菌株的狀況尚不明了。本項目擬對從莽草酸途徑以後的途徑做深入的調控機制研究：鑑定從莽草酸途逕到4HBA和酯類合成的關鍵基因；通過轉錄表達和酶活性研究闡明3-脫氧-β-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸合酶和分支酸裂解酶兩個關鍵位點的調控機制；研究酯類合成的羧酸酯酶的熱動力學特徵。這三部分研究對闡明下游合成代謝的調控機制具有重要意義，將為利用A4B-17菌株從可再生資源生物合成生物基化學品奠定基礎。
結題摘要
對羥基苯甲酸(4HBA)是用途廣泛的有機合成原料，主要套用於食品、化妝品、醫藥的防腐、防霉劑和殺菌劑的合成方面。4HBA的另外一個重要用途是在合成液晶高分子上的套用。隨著電子信息化社會的不斷發展，4HBA的市場需求量日益增加，現行的4HBA生產工藝是以石油成分合成而得，在環境污染的不斷惡化、人類的生存已經面臨威脅之際，利用可再生資源代替以石油為原料的生產工藝已成為全球當務之急。4HBA的化學結構類似於芳香族胺基酸，在理論上利用生物的芳香族胺基酸合成途徑，即莽草酸途徑可以合成4HBA。海洋細菌Microbulbifer sp. A4B-17天然擁有合成積累4HBA和酯類的功能，如果有效的強化合成基因，一定能夠開發出一個能滿足工業生產需求的4HBA合成工業微生物。基因組測序結果顯示A4B-17菌株基因組大小為5,035,829 bp，總計4,604個基因。基因組功能注釋後，推測出糖代謝的三條途徑，糖酵解途徑、ED途徑、磷酸戊糖途徑第一個糖酵解途徑。糖酵解途徑，葡萄糖在無氧條件下進行分解，經過磷酸烯醇式丙酮酸，生成丙酮酸的過程；第二個是ED途徑，即6-磷酸葡萄糖經ED途徑先生成丙酮酸，再經過草醯乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸；第三個是磷酸戊糖途徑，即6-磷酸葡萄糖經磷酸戊糖途徑生成4-磷酸赤蘚糖。另外本研究還推測出莽草酸途徑上的全部基因。莽草酸途徑是合成芳香族化合物的關鍵途徑，糖酵解途徑中形成的磷酸烯醇式丙酮酸和磷酸戊糖途徑生成的4-磷酸赤蘚糖，可以進入莽草酸途徑合成分枝酸，分枝酸在分枝酸裂解酶的催化作用下生成4HBA，4HBA在羧酸酯酶的催化下最終生成4HBA酯類物質。本研究對4HBA和酯類合成的關鍵酶，DAHP合酶、分支酸裂解酶和羧酸酯酶進行了基礎研究，包括最適溫度、最適pH等最佳反應條件，為將來的深入拓展研究奠定了基礎。
