2017-03-16
1 研究背景
表面活性肽作為作為最有前途的生物表面活性劑之一，在工業領域擁有廣闊的應用前景，如石油回收，生物農藥，食品加工，化妝品和藥品等，它具有獨特的性能，如低毒性，高降解性以及在極端環境下的有效性。對表面活性肽大規模應用的顯著障礙是每個細胞的產率比較低，會導致生產成本增加。研究發現解淀粉芽孢桿菌（MT45）表面活性肽的產率較高，針對MT45的表型鑒定結果顯示，其表面活性肽產率高與細胞密度無關。那MT45的高產機制究竟是什么樣的？今天，小編就窮盡四海八荒之力帶大家去揭開與此相關的生物合成和調控相關功能。
2.研究方法
樣本來源
在中國貴州仁懷市的茅臺大曲中分離得到了解淀粉芽孢桿菌MT45，從DSMZ獲得解淀粉芽孢桿菌DSM7
基因組測序
針對MT45分別構建插入片段為450bp/700bp的PE文庫以及3Kb/5Kb的MP文庫，采用Illumina Miseq平臺，測序完成后進行后續拼接組裝及注釋。
轉錄組測序
針對MT45和DSM7分別培養12h,24h以及36h，提取RNA，采用Illumina Hiseq平臺進行測序。
3.研究結果
基因組和比較基因組分析
為了研究MT45這株菌產生的表面活性肽的生物合成功能，我們對這株菌進行了全基因組測序。測序后發現其基因組大小為3,897,521 bp，GC含量為46.09%，其基因組大小要比目前NCBI中公布的其它6株芽孢桿菌的基因組小。為了確認MT45的親緣關系，針對這7株菌構建了進化樹，顯示MT45和DMS７的前緣關系較近。雖親緣關系較近，但MT45和DMS7產生表面活性素的效率相差較大，因此對這兩個基因組進行了Mauve分析，分析結果發現在DMS7里面有三個較大片段的插入（大于30kb）,主要包含與噬菌體相關的重組/整合酶以及假定蛋白。此外，在MT45這株菌內存在許多特殊的區域被標注為轉運蛋白以及抗菌素抗性相關基因。
基于轉錄組的分析結果
通過比較轉錄組分析表明，在MT45中，與表面活性肽相關的合成途徑顯著富集，包括中央碳代謝和脂肪酸合成。MT45中的表面活性肽酶的含量比DMS7高9~49倍，因此MT45中產生的表面活性肽效率要顯著高于DMS7。對轉錄組的數據進一步分析表明，有多種潛在的基因介導表面活性素合成酶的表達。
4. 小結
本研究結果對對高產菌株中表面活性素的合成和調控提出了新的見解，豐富了解淀粉芽孢桿菌基因組和轉錄組的資源。
本研究的測序和數據分析分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
文章索引
Yan Zhi , Qun Wu & Yan Xu. Genome and transcriptome analysis of surfactin biosynthesis in Bacillus amyloliquefaciens MT45. Scienfic Reports, 7:40976 | DOI: 10.1038/srep40976(2017).
