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芽孢杆菌糖代谢操纵子及其阻遏机制

2020-11-13楼志华

食品界 2020年10期

摘要:葡萄糖作为一种速效碳源,是大多数工业微生物包括芽孢杆菌优先利用的碳源。其分解代谢物会抑制其他糖代谢相关的基因表达,从而无法利用非速效碳源,这种现象被称为碳代谢物阻遏效应,是细菌应用于工业化生产的一大难题。这种效应在革兰氏阳性细菌中主要是由CcpA蛋白调控的。本综述介绍了目前对这一现象的认识及未来的研究方向。

关键词:芽孢杆菌;糖代谢;阻遏机制

芽孢杆菌(Bacillus)为革兰氏阳性原核细菌,普遍存在于自然环境中。在土壤、哺乳动物的粪便、农产品、鸟类羽毛中是占据主导优势的微生物。由于生存环境多变且差异较大,细胞均由复杂的代谢调控网络来适应各种不良条件,如高温、饥饿、酸碱、化合物变化引起的渗透压变化等。不仅如此,芽孢杆菌还可以形成芽孢来抵御恶劣的生存环境,在生存条件恶劣、营养条件缺乏时,细胞内会形成抗逆性强的芽孢休眠体,一旦转至营养丰富的环境中,处于休眠状态的菌群会迅速繁殖,重新长成一个细菌。

芽孢杆菌由于其酶系丰富,生长速率适中,蛋白折叠充分,具有很多其他工业菌种没有的优势,被作为同源或异源表达的平台,是优良的工业微生物菌株,在世界上被广泛应用于生产淀粉酶、碱性蛋白酶和某些抗生素。其中地衣芽孢杆菌是嗜温菌,在40-50℃下仍能较好的生长;在发酵过程中可以分泌肽类物质抑制其他细菌、真菌的生长,因此不易染菌;该菌自身酶系比较丰富、酶的产量比其他水平较高,其胞外蛋白分泌量可达枯草芽孢杆菌的2.4-2.6倍;……

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