2017-03-16
1 研究背景
表面活性肽作为作为最有前途的生物表面活性剂之一，在工业领域拥有广阔的应用前景，如石油回收，生物农药，食品加工，化妆品和药品等，它具有独特的性能，如低毒性，高降解性以及在极端环境下的有效性。对表面活性肽大规模应用的显著障碍是每个细胞的产率比较低，会导致生产成本增加。研究发现解淀粉芽孢杆菌（MT45）表面活性肽的产率较高，针对MT45的表型鉴定结果显示，其表面活性肽产率高与细胞密度无关。那MT45的高产机制究竟是什么样的？今天，小编就穷尽四海八荒之力带大家去揭开与此相关的生物合成和调控相关功能。
2.研究方法
样本来源
在中国贵州仁怀市的茅台大曲中分离得到了解淀粉芽孢杆菌MT45，从DSMZ获得解淀粉芽孢杆菌DSM7
基因组测序
针对MT45分别构建插入片段为450bp/700bp的PE文库以及3Kb/5Kb的MP文库，采用Illumina Miseq平台，测序完成后进行后续拼接组装及注释。
转录组测序
针对MT45和DSM7分别培养12h,24h以及36h，提取RNA，采用Illumina Hiseq平台进行测序。
3.研究结果
基因组和比较基因组分析
为了研究MT45这株菌产生的表面活性肽的生物合成功能，我们对这株菌进行了全基因组测序。测序后发现其基因组大小为3,897,521 bp，GC含量为46.09%，其基因组大小要比目前NCBI中公布的其它6株芽孢杆菌的基因组小。为了确认MT45的亲缘关系，针对这7株菌构建了进化树，显示MT45和DMS７的前缘关系较近。虽亲缘关系较近，但MT45和DMS7产生表面活性素的效率相差较大，因此对这两个基因组进行了Mauve分析，分析结果发现在DMS7里面有三个较大片段的插入（大于30kb）,主要包含与噬菌体相关的重组/整合酶以及假定蛋白。此外，在MT45这株菌内存在许多特殊的区域被标注为转运蛋白以及抗菌素抗性相关基因。
基于转录组的分析结果
通过比较转录组分析表明，在MT45中，与表面活性肽相关的合成途径显著富集，包括中央碳代谢和脂肪酸合成。MT45中的表面活性肽酶的含量比DMS7高9~49倍，因此MT45中产生的表面活性肽效率要显著高于DMS7。对转录组的数据进一步分析表明，有多种潜在的基因介导表面活性素合成酶的表达。
4. 小结
本研究结果对对高产菌株中表面活性素的合成和调控提出了新的见解，丰富了解淀粉芽孢杆菌基因组和转录组的资源。
本研究的测序和数据分析分析工作由上海派森诺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).
