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《武汉轻工大学》 2016年
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单结构域血红蛋白对细菌生长的促进作用及代谢组学研究

许力  
【摘要】:在有氧发酵中,在溶液中维持一个合适浓度的溶氧对发酵是十分重要的。通过细菌血红蛋白来促进发酵罐中细胞对氧气的利用来缓解供氧不足问题是一个新型、节约、节能的方式。细菌血红蛋白是一种能将氧气从细胞内环境传递到代谢过程,允许细菌在微氧条件下生长的氧结合蛋白。为提高大肠杆菌(Escherichia coli)在现有发酵水平下的生物量,解决工业生产对高菌密度、高蛋白合成和高新陈代谢的发酵要求,获得新型的基因工程细胞,我们对空肠弯曲杆菌血红蛋白基因(Campylobacter jejuni hemoglobin,chb)进行了研究。我们首先比较分析了组成型和诱导型启动子对空肠弯曲杆菌血红蛋白在E.coli基因工程菌中的表达状况及E.coli生长的影响。本研究先合成了空肠弯曲杆菌血红蛋白基因chb;接着让chb基因在诱导型启动子(PT7和Pvgh)和组成型启动子(P2和Pspo1-2)控制下表达;然后分别测定了四种类型启动子控制的血红蛋白工程菌在摇瓶和蓝盖瓶中的生长状况,结果表明重组菌可以表达出有生理活性的血红蛋白,并可显著提高大肠杆菌的生长。随后在发酵罐中的试验则再次表明四种工程菌都对细胞的生长具有促进作用,同时比较分析了菌体密度、细胞鲜重、mRNA转录水平和CO差式光谱值,讨论了四种类型启动子控制的血红蛋白基因工程菌在培养条件、诱导表达、生长调控、应用环境等方面的特点。为了深入了解CHb作用机制,我们采用NMR技术分析了CHb工程菌代谢物的变化水平并通过荧光定量PCR对重要代谢途径上的作用酶表达量进行检测。结合NMR和荧光定量PCR结果,经passway分析表明CHb工程菌细胞内糖酵解作用和TCA循环加速。由于在电子传递链末端CHb传递的分子氧增加,呼吸链反应加快,促使糖酵解作用和TCA循环加速产生填补消耗,,释放大量能量,从而加快了细胞的生长的速度。
【学位授予单位】:武汉轻工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:Q78

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