磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶基因过量表达对集胞藻PCC6803脂肪酸合成的影响

磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶（phosphopantetheinyl transferases,PPTase）是细菌脂肪酸合成中的关键酶。本研究利用同源重组手段构建集胞藻PPTase基因（slr0495）过量表达重组质粒,在集胞藻PCC6803中进行表达研究,并在DNA和RNA水平进行验证,利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）检测不同条件下突变藻株脂肪酸组分及含量。结果表明：在温度为30 ℃、光照强度为50 μmol ·m^-2 · s^-1培养条件下,过量表达slr0495基因突变藻株中C12:0、C16:0和C18:0的含量分别为1. 31 mg · g^-1、8.07 mg · g^-1和1.35 mg · g^-1,比野生型藻株分别提高了23.58%、25.31%和13.45%;在温度为20 ℃、50% NaNO₃浓度、光照强度为50 μmol · m^-2 · s^-1培养条件下,与野生型相比,突变藻株中C16:0和C18:0含量分别提高了44.71%和41.51%。以上结果表明,过表达slr0495基因增加了集胞藻PCC6803中长链饱和脂肪酸的含量,并且在低温（20 ℃）和缺氮（50% NaNO₃）双重胁迫培养条件下中长链饱和脂肪酸含量得到进一步提高。本研究为探究slr0495基因功能以及在逆境中基因产生的应激反应提供了理论依据,为微藻高产多不饱和脂肪酸代谢研究奠定了基础。     

Synechocystis sp. strain PCC 6803定量PCR模板制备方法的改进

以Synechocystis sp.strain PCC 6803为实验菌株,设计改良制备定量PCR模板的方法;同时,对Synechocystis sp.strain PCC 6803总RNA的Trizol抽提法进行优化.结果显示,利用改良方法抽提得到的RNA结构更完整;同时,利用改良方法制备的模板可以用于后续定量PCR实验;其中,只有高表达量基因适用于半定量PCR,低表达量基因则需要实时荧光定量PCR检测.     

光生物反应器中集胞藻6803的光衰减及其生长动力学研究

[目的]分析集胞藻6803细胞培养体系的光衰减及分批培养条件下藻细胞的生长特性。[方法]以集胞藻6803（Synechocystis sp.PCC6803）为供试藻种,用尤尼柯7200型分光光度计测定藻细胞浓度和用ST-85自动量程照度计测定光强在通过不同光程、不同浓度藻液时的变化。[结果]随着藻细胞浓度和光程的增加,光强迅速下降。在同一光程下,光强随着藻细胞浓度的增加而下降。在培养初期藻细胞浓度较低时,光衰减程度较小;在培养后期,随着藻细胞浓度的增加,光衰减程度逐渐增加。在培养过程中藻体细胞的生长规律与微生物发酵过程中菌体的生长规律相似。藻体细胞生物量曲线与微生物发酵时的菌体生长曲线相似。[结论]Lambert-Beer公式Ln（I/I0）=-KaXL能较好描述藻细胞浓度和光程对光衰减的综合影响;Logistic方程能很好描述藻细胞的生长曲线。     

应用电导率仪测定微生物生物量的研究

[目的]研究微生物生物量的测定方法。[方法]离心收集蓝细菌,用去离子水清洗后,超声破碎蓝细菌,将破碎后的蓝细菌用去离子水稀释至不同浓度,测定不同浓度破碎后的蓝细菌菌液的电导率值。同时测定蓝细菌的细胞干重及吸光度值。[结果]完全破碎后的蓝细菌菌液的电导率值与细胞干重存在良好的线性关系,线性系数r=0.999 4;蓝细菌的吸光度值与细胞干重也存在良好的线性关系,线性系数r=0.998。[结论]电导率法和吸光度法均能很好地反映蓝细菌的生物量,电导率法的方便程度和可靠性均可以与吸光度法相比较。     

集胞藻PCC6803蛋白组学研究进展

自集胞藻PCC6803蛋白组学研究工作开展以来,已取得一系列研究成果。这些研究成果主要分为2类：①鉴定了全细胞或亚细胞结构内表达的蛋白质;②发现了许多环境胁迫条件引起的蛋白质差异表达,为理解细胞胁迫反应和蛋白的功能提供了线索。从这2个方面分别对集胞藻PCC6803蛋白组学的研究成果进行简要综述。     

用同源重组法将Δ5 Des整合在集胞藻6803中的表达

从枯草芽孢杆菌染色体中扩增出受冷诱导的Δ5Des去饱和酶,构建出可以与集胞藻PCC6803染色体发生同源双交换的质粒,将Km抗性基因::PpsbA1::Δ5脂肪酸去饱和酶基因和对照基因分别整合入PCC6803的染色体上,获得转化子后,对不饱和脂肪酸进行研究。结果发现,30℃条件下脂肪酸成分的含量发生了较大变化,20℃时有新成分的出现,且长链脂肪酸的含量有所上升。     

集胞蓝细菌PCC 6803中CcmK2蛋白多克隆抗体的制备与检测

CcmK2蛋白是集胞蓝细菌PCC 6803羧酶体外壳蛋白的主要组分,在羧酶体的组装与功能行使方面扮演重要角色。为解析其功能,本研究构建了原核表达载体pET28a-CcmK2,并在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达带有6个组氨酸标签的CcmK2重组蛋白。通过金属亲和层析技术,将CcmK2重组蛋白纯化后免疫家兔,制备抗CcmK2多克隆抗体。基于Dot blot分析的结果显示:该多克隆抗体能够有效检测蓝细菌CcmK2蛋白;进一步的抗体特异性分析显示,CcmK2多克隆抗体与其他羧酶体外壳蛋白存在微弱的抗原抗体反应;最后,通过Western blot分析证实该多克隆抗体能够特异而灵敏地检测集胞蓝细菌PCC 6803中CcmK2的丰度。     

氯霉素对集胞蓝细菌PCC 6803细胞中羧酶体数目及其相关蛋白丰度的影响

羧酶体是由致密的外壳蛋白包裹着核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶和碳酸苷酶形成的细胞内蛋白质小体,是蓝细菌二氧化碳固定的场所。为解析羧酶体在不同培养条件下的功能,本研究构建了原核表达载体pET28a-CcmK2,并在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达带有组氨酸标签的CcmK2重组蛋白,制备了其多克隆抗体,探讨了不同质量浓度氯霉素对细胞内羧酶体数目和羧酶体相关蛋白丰度的影响。首先,确定了不同质量浓度的氯霉素对集胞蓝细菌PCC 6803生长的影响,发现5.0μg/mL氯霉素能够完全抑制菌株的生长,但是可以维持菌株存活。随后,探讨了集胞蓝细菌在葡萄糖异养和光合自养转换过程中,氯霉素对细胞内羧酶体数目及羧酶体相关蛋白的影响。结果显示:氯霉素的加入抑制了细胞内羧酶体数目对环境碳源的响应;同时,Western blot检测发现5.0μg/mL氯霉素能够抑制细胞内新的羧酶体外壳蛋白CcmK2的合成。这些结果表明,氯霉素可能通过抑制羧酶体外壳蛋白的合成来干扰细胞内羧酶体的形成,细胞内羧酶体对环境碳源的响应存在复杂的调控机制。     

Slr0351的表达及其在Synechocystis sp. PCC 6803中功能的初步研究

Slr0351是Synechocystis sp.PCC 6803中的未知功能蛋白,其同源蛋白广泛存在于各种蓝藻和铁硫杆菌中.为了确定S1r0351的性质,构建了表达质粒pET-slr0351,并在E.coli中表达Slr0351.在无氧条件下采用亲和层析纯化方法获得了Slr0351,无氧条件下Slr0351呈棕红色,在460 nm处有[2Fe-2S]铁硫簇的特征吸收峰,棕红色Slr0351对氧气敏感,能被连二亚硫酸钠还原,由此表明Slr0351为铁硫蛋白.为了获知slr0351的功能,基于基因同源重组交换的原理,利用Kana抗性片段替换slr0351,将Synechocystis sp.PCC 6803中的slr0351基因缺失,构建了△slr0351突变体.利用紫外-可见吸收光谱仪扫描了△slr0351与野生型Synechocystis sp.PCC 6803 (WT)的吸收光谱,发现正常光照条件下△slr0351的叶绿素a仅为WT的68.8％,slr0351的缺失使蓝藻中叶绿素a含量降低.比较了藻细胞在缺乏不同营养元素和不同光照条件下的生长速率差异,与WT相比,△slr0351具有如下特征:(1)对缺Fe和缺S胁迫条件更敏感;(2)在弱光照条件下△slr0351的光能利用效率和生长速率更低,该现象与△slr351中叶绿素a含量的降低有关.     

集胞藻酰基载体蛋白基因过量表达对脂肪酸合成的影响

酰基载体蛋白(ACP)是微生物脂肪酸生物合成途径中的一个关键蛋白。为了促进集胞藻脂肪酸的积累,以集胞藻PCC6803为研究对象,成功构建了用于过量表达ACP(ssl2084)基因的同源重组质粒ssl2084⁽⁺⁾并在集胞藻PCC6803中进行转化。将ssl2084⁽⁺⁾突变株进行DNA水平和蛋白质水平鉴定,结果表明,ssl2084基因已经得到过量表达。利用气相色谱—质谱联用技术(GC-MS)对突变藻株在不同温度下脂肪酸的含量及组分进行检测,发现在30 ℃培养条件下ssl2084⁽⁺⁾突变株中C12:0、C16:0和C18:0的含量显著增加,分别为1.50、8.74和0.60 mg·g^-1,与野生型相比分别增加了54.71%、50.82%和155.86%;在20 ℃低温胁迫培养条件下,C12:0、C16:0和C18:0的含量分别达到1.70、11.85和2.31 mg·g^-1,与野生型相比分别增加了31.94%、47.35%和39.90%。以上结果表明,在集胞藻PCC6803中过表达ssl2084基因能提高集胞藻中的中长链脂肪酸的含量,低温条件使得集胞藻中的中长链脂肪酸的含量进一步提高。