不同浓度L-谷氨酸钠高效促进盐单胞菌XH26胞内合成Ectoine及相关代谢途径与Ectoine合成通路的关联性

摘要

目的研究不同浓度L-谷氨酸钠对盐单胞菌XH26胞内四氢嘧啶(Ectoine)的合成影响,并利用基因组测序法分析L-谷氨酸钠代谢途径与Ectoine生物合成通路的关联性,明确相关代谢基因的参与情况,为后续Ectoine的高效生产和系统代谢工程菌株改造提供理论支持。方法设置不同浓度梯度的L-谷氨酸钠培养菌株XH26,采用HPLC法检测胞内Ectoine的合成量。利用PacBio平台完成全基因组测序,基于KEGG数据库整合分析谷氨酸代谢与Ectoine合成途径的关联基因,并利用荧光qRT-PCR法进行关联基因的表达量验证。结果L-谷氨酸钠浓度从15 mM升至30 mM时,主要参与基因davT(4-氨基丁酸转氨酶)、gdhA(谷氨酸脱氢酶)、lysC(天冬氨酸激酶)的相对表达量显著上调。菌株XH26隶属于盐单胞菌科坎帕尼亚盐单胞菌(Halomonas campaniensis),菌株XH26基因组大小为4.11 Mb,编码基因为3927个。通过KEGG代谢通路富集分析显示:氨基酸代谢有277个基因、碳水化合物代谢有221个基因参与。结论30 mM的L-谷氨酸钠能有效提高胞内Ectoine的合成量。Ectoine的合成前体天冬氨酸半醛与天冬氨酸、三羧酸循环代谢中间物、琥珀酸半缩醛、谷氨酸以及谷氨酰胺代谢密切关联。