胃肠道微生物宏基因组中耐盐酶类、基因及6-磷酸海藻糖水解酶的研究

来源 :云南师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:chenchenhao
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耐盐酶类及基因对于高盐环境中微生物的生长代谢具有重要作用,并在海产品加工、洗涤等生物技术领域广泛应用。相对高渗的胃肠道腔(0.3 mol/L NaCl)及饮食变化可导致动物胃肠道中渗透压的产生,因此胃肠道微生物中可能蕴藏着丰富的耐盐酶类及基因资源。本文以倭蜂猴及大额牛胃肠道微生物为研究对象,从已构建的宏基因组文库中筛选耐盐克隆并测序,分析潜在的耐盐酶类及基因,并进一步对6-磷酸海藻糖水解酶进行异源表达及鉴定,以挖掘胃肠道微生物宏基因组中的耐盐酶类及基因,为探究胃肠道微生物的耐盐机理及该环境中耐盐酶类和基因的开发利用奠定理论基础。研究结果总结如下:1.胃肠道微生物宏基因组文库中耐盐克隆的筛选、测序及分析以7%NaCl(w/v)为筛选因子,从倭蜂猴和大额牛胃肠道微生物宏基因组文库中分别获得4个(1A、3-1、511、515)和6个(219A、247H、162E、162D、168H、、12G)耐盐性较强的克隆。对其进行高通量测序及生物信息学分析,结果从耐盐克隆中共获得1285个基因及酶类,其中91个为潜在的耐盐基因及酶类。2.耐盐克隆基因的功能注释GO富集分析表明,大多数耐盐克隆基因都与生物过程(biological process)和分子功能(molecular function)有关。基于COG的功能分类表明,耐盐克隆的基因主要涉及碳水化合物的输送和代谢(carbohydrate transport and metabolism)、转录(transcription)、复制、重组和修复(replication,recombination and repair)、无机离子转运和代谢(inorganic ion transport and metabolism)、防御机制(defense mechanism)和移动元件:原噬菌体,转座子(mobilome:prophages,transponsons)。KEGG代谢途径注释表明,耐盐克隆基因主要与碳水化合物代谢(carbohydrate metabolism)、膜转运(membrane transport)、耐药性(drug resistance)和核苷酸代谢(nucleotide metabolism)有关。3.6-磷酸海藻糖水解酶的异源表达、纯化及鉴定对测序分析获得的6-磷酸海藻糖水解酶进一步异源表达和纯化,获得两个重组6-磷酸海藻糖水解酶rTREP2和rTREP3。酶学性质研究结果表明,rTREP2和rTREP3的最适反应pH为7.5,最适反应温度为30℃。两者均具有良好的耐盐性,酶活性随NaCl浓度的增加而增强。在0.5-5 mol/L NaCl条件下处理1 h或24 h,酶活性与NaCl浓度呈正相关,其中,rTREP2在5 mol/L NaCl条件下处理24 h,酶活性提高约43倍。两者活性均被1mmol/L PbCl2、CTAB、AgNO3、CuSO4、HgCl2和ZnSO4完全抑制。重组rTREP2和rTREP3均能有效分解对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖苷(pNPG)和6-磷酸海藻糖,以pNPG为底物时Km值分别为15.63 mmol/L和12.51 mmol/L,Kcat值分别为10.04 s-1和10.71 s-1
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