Zeitschrift für Physikalische Chemie und Biophysik
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Abstrakt

Bekämpfung der Kohlenstoffkatabolismus-Repression bei Parageobacillus thermosglucosidasius

Liang Jinghui

Die Gattung Parageobacillus umfasst thermophile grampositive Bakterien, die für die Fermentation von lignozellulosehaltiger Biomasse von industriellem Interesse sind. Obwohl Parageobacillus spp. fakultativ anaerobe Mikroben sind, die eine breite Palette von C6- und C5-Zuckern fermentieren können, ist die Kohlenstoffkatabolit-Repression (CCR) ein Engpass bei der vollständigen Nutzung gemischter Zuckersubstrate und begrenzt die mikrobielle Wachstumsrate und Produktivität. Ziel dieser Studie ist es, CCR aus Parageobacillus thermoglucosidasius DSM2542 zu entfernen, indem Methoden entwickelt werden, um seine industrielle Leistung zu optimieren.

Erstens wird CCR bei grampositiven Bakterien über das PTS-System durch transkriptionelle Regulierung der katabolen Genexpression vermittelt. Mit einem bevorzugten PTS-Zucker im Substrat führt eine hohe glykolytische Aktivität zur Ansammlung von Glucose-6-phosphat und Fructose-1,6-biophosphat, was zur regulatorischen Phosphorylierung von HPr und Crh am Ser46-Rest durch HPrK16 führt. Das aktivierte HPr (Ser-P) und Crh (Ser-P) binden an CcpA und bilden einen HPr-Ser46-P/CcpA- oder Crh-Ser46-P/CcpA-Komplex, der an Cre-Elemente binden kann, die sich 5' oder innerhalb der katabolen Gene befinden, und CCR tritt auf, wenn die Gene herunterreguliert sind. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass es schwierig ist, einen HPrS46A- und CrhAS46A-Doppelmutanten zu erzeugen, und daher sind alternative Methoden erforderlich, um CCR aus DSM2542 zu entfernen.

Zweitens wurde quantitative RT-PCR verwendet, um das Xylose-Transportsystem zu identifizieren, was zeigte, dass der Arabinose-Transporter am Xylose-Transport beteiligt sein könnte. Daher könnte die Modifizierung der Cre-Stellen innerhalb des Arabinose-Transporters möglicherweise die Xylose- und Arabinose-Verwertung durch CCR entlasten. Schließlich wurde nachgewiesen, dass ein Cocktail, der ein Glukose-Analogon enthält, die Kataboliten-Repression von P. thermoglucosidasius durch angepasste Evolution innerhalb eines Monats beseitigen könnte