推荐阅读文章 | rpoS基因在肠杆菌CGMCC 5087响应环境胁迫中的功能
rpoS基因在肠杆菌CGMCC 5087响应环境胁迫中的功能
包文智 李兴 张海波 峥嵘 刘丽娟
苯乙醇(2-Phenylethanol，2-PE)是一种具有玫瑰香气味的高级香料添加剂，应用广泛。利用工程菌合成苯乙醇有很好的应用前景。本研究分离得到一株能够合成苯乙醇的肠杆菌(Enterobacter sp.) CGMCC 5087，但该菌的生长受到不同环境因素导致的胁迫，进而影响苯乙醇的产量。细菌的σ因子RpoS是目前被发现响应多重环境胁迫的调控因子。本研究通过比较野生型菌株、rpoS敲除株及互补菌株在高渗透压、高温、低pH和氧化应激环境下的生长情况，揭示肠杆菌CGMCC 5087中RpoS在抵抗多种环境压力中均具有重要作用。
摘要
【背景】苯乙醇(2-Phenylethanol，2-PE)是一种具有玫瑰香气味的高级香料添加剂，被广泛应用于香水、化妆品、食品和医药等领域。目前，利用工程菌合成苯乙醇有很好的应用前景。我们分离到一株肠杆菌(Enterobacter sp.) CGMCC 5087，其可以通过苯丙酮酸途径合成2-PE。然而该菌的生长受到不同环境因素导致的胁迫，进而影响苯乙醇的产量。RpoS作为一种稳定期σ因子和压力应答过程中的主要调节因子，在细菌抗环境胁迫生长中起重要作用。
【目的】阐明肠杆菌CGMCC 5087中rpoS基因在多种环境胁迫中的作用，掌握该菌在不同环境胁迫下的生物学特性。
【方法】使用CRISPR基因编辑技术敲除rpoS基因，通过质粒表达系统构建互补菌株，检测rpoS基因缺失株ΔrpoS与野生型WT菌株和互补菌株ΔrpoS(rpoS)在高渗透压、高温、低pH和氧化应激环境下的生长情况，并进行统计学分析。
【结果】rpoS基因的缺失显著降低了肠杆菌CGMCC 5087的生长。在5% NaCl和pH 5.0胁迫条件下，rpoS基因的缺失导致肠杆菌CGMCC 5087的耐受性显著降低。在42 °C高温条件下，rpoS基因的缺失导致肠杆菌CGMCC 5087在对数期的耐受性显著降低，而在衰退期的耐受性增强。1 mmol/L H2O2氧化胁迫条件下，rpoS基因的缺失导致肠杆菌CGMCC 5087的延滞期延长，而进入稳定期后rpoS基因突变株耐受性较野生型菌株明显增强。
【结论】在肠杆菌CGMCC 5087中，RpoS在抵抗多种环境压力中均具有重要作用，而且在菌株不同的生长时期对于环境胁迫的应答也有所不同，为进一步了解肠杆菌CGMCC 5087的生物学特性、掌握RpoS在肠杆菌CGMCC 5087合成苯乙醇过程中的作用机制提供基础。
图1 rpoS基因敲除验证与质粒pTarget-rpoS双酶切验证
Figure 1 rpoS gene knockout verification and plasmid pTarget-rpoS double enzyme digestion verification
图2 WT、ΔrpoS、ΔrpoS(rpoS)生长曲线
Figure 2 Growth curve of WT, ΔrpoS and ΔrpoS(rpoS)
图3 WT、ΔrpoS、ΔrpoS(rpoS) 5% NaCl中的生长情况
Figure 3 Growth of WT, ΔrpoS and ΔrpoS(rpoS) in 5% NaCl
图4 WT、ΔrpoS、ΔrpoS(rpoS) 42 °C高温下的生长 情况
Figure 4 Growth of WT, ΔrpoS and ΔrpoS(rpoS) at 42 °C
图5 WT、ΔrpoS、ΔrpoS(rpoS) pH 5.0环境中的生长情况
Figure 5 Growth of WT, ΔrpoS and ΔrpoS(rpoS) in pH 5.0
图6 WT、ΔrpoS、ΔrpoS(rpoS) 1 mmol/L H2O2环境中的生长情况
Figure 6 Growth of WT, ΔrpoS and ΔrpoS(rpoS) in 1 mmol/L H2O2
长按二维码关注
微生物学通报
Microbiology China
http://journals.im.ac.cn/wswxtbcn
010-64807511
tongbao@im.ac.cn
本期制作：赵彬涵
点击“阅读原文”获取全文