裂殖壶菌遗传转化体系的研究及其在DHA合成途径研究中的应用的综述报告

裂殖壶菌遗传转化体系的研究及其在DHA合成途径研究中的应用的综述报告一、引言裂殖壶菌是一种厌氧细菌，在生物制造中有着广泛的应用前景。由于其新陈代谢活性低、遗传学知识缺乏、基因操作技术困难等原因，裂殖壶菌的研究长期处于困境。但是，在遗传转化体系和拓扑结构的研究中，越来越多的问题得到了解决。本文就裂殖壶菌遗传转化体系的研究及其在DHA合成途径研究中的应用做一综述。二、裂殖壶菌遗传转化体系的研究裂殖壶菌遗传转化体系是指将外源基因或腺病毒载体导入裂殖壶菌细胞中，从而引起遗传信息的改变。裂殖壶菌不仅能自由转化外源基因，亦可溶性胞质成分导入外源DNA，自然转移体亦能实现高效率的基因转移。裂殖壶菌遗传转化体系的研究主要包括以下三个方面。1、外源DNA的导入方式裂殖壶菌可通过这些方式导入外源DNA：自然转移、电转、化学转化和热激法。自然转移是宿主绑定DNA再通过某些因素引发致反转换从而促使被转移的DNA进入宿主。电转法将DNA电极转换，在电流作用下，DNA进入过复合的蛋白质通道的孔隙。化学转化则结合化学方法使DNA与细胞膜发生交互作用，从而促使DNA进入细胞内部。热激转化法则使用高温泡状电泳操作将DNA预先排列成环状，接着，温度骤然降低，使DNA成功地进入细胞内。2、外源DNA的遗传育种对于无认知性的裂殖壶菌而言，不同于人体细胞的基因再组合，一般采用单一外源基因或转座子来进行育种。目前对裂殖壶菌基因转移的研究集中于单一技术方案的优化，例如：以无胆色氨酸为基础，寻找较为敏感的裂殖壶菌株；确定细胞生长期，增加细胞的遗传转移效率；以恰当的药物控制基因转移，实现基因表达等等。3、遗传转化的基因表达与分泌裂殖壶菌不仅能自由转移外源基因，亦可溶性胞质成分导入外源DNA，自然转移体亦能实现高效率的基因转移。激素的大量分泌对于有机生物制造中的酿酒厂、发酵厂和制药厂等行业而言很是非常关键的一步，这要求产生的表达蛋白有很好的稳定性。从目前的研究成果来看，裂殖壶菌和大肠杆菌基本一致，能够较稳定地表达外源基因。三、DHA合成途径的研究成果DHA合成途径是指裂殖壶菌在细胞内利用锌酶BioF催化生物反应，将LAH转化为DHA的合成路径。DHA有许多重要的生理功能，在食品行业、医药行业等领域应用广泛。目前，在DHA合成途径的研究方面取得了很多进展。1、酶催化合成DHABioF是裂殖壶菌中最重要的DHA合成酶，研究表明，针对BioF酶的工程改造可有效提高酶的催化效率。同时，BioF酶可以搭配不同的协同反应酶来提高DHA的产率。例如，与锌酶BirA联用可以提高DHA的产率；与NADH-硫酸还原酶联用则可以提高LAH转化率。2、基因表达调控裂殖壶菌的基因调控机制越来越受到研究者的关注。一系列研究表明，RpoE信号通路与DHA合成有强关联，此外，其他信号通路比如HrcA和hslR对DHA合成也有着显著影响，这些信号通路能够通过调节BioF酶的基因表达来影响DHA的合成。3、生理反应与Mg2+离子浓度的影响生理反应和环境条件是DHA合成过程中的关键因素之一。研究表明，Mg2+离子对BioF酶的催化效率具有很大的影响。合理调整Mg2+离子浓度，不仅能提高DHA的产率，同时也能够保证BioF酶的催化效率。四、结论通过对裂殖壶菌遗传转化体系以及DHA合成途径的研究，我们可以得出如下结论：1、当前的研究进展表明，裂殖壶菌能够稳定地表达外源基因。2、酶催化合成DHA目前是裂殖壶菌DHA合成途径中最为主流的方法。3、基因表达调控和生理反应及环境条件是决定DHA合成