L-阿拉伯糖与D-木糖转运机制研究取得重要进展
发布时间:2017-09-05                 浏览次数:

近期,微生物系杜秉海课题组在《Frontiers in Microbiology》上发表了题为Identification of important amino acids in Gal2p for improving the L-arabinose transport and metabolism in Saccharomyces cerevisiae的研究论文。论文以酿酒酵母内源MFS型单糖转运蛋白Gal2p为研究对象,通过理性预测和高通量突变筛选,揭示出Gal2p的第85Phe是影响其转运性能的重要位点。并且,突变子Gal2p(F85S)可显著提高对L-阿拉伯糖和D-木糖的转运效率和特异性,并缓解D-葡萄糖转运抑制效应。汪城墙博士为该论文首位作者,丁延芹教授和山东大学鲍晓明教授为共同通讯作者。

木质纤维素材料是公认的可再生资源,其降解后可产生大量的D-葡萄糖、D-木糖和L-阿拉伯糖,是微生物生产生物基产品的重要单糖来源。酿酒酵母是生物基产品生产工具菌株之一,但其代谢L-阿拉伯糖和D-木糖的能力不高,尤其是跨膜转运速率较低并受到D-葡萄糖的强烈抑制,限制了酿酒酵母的三糖协同共利用。本实验,敲除了酿酒酵母L-阿拉伯糖代谢菌株BSW3AP的单糖转运蛋白基因gal2,证明Gal2p转运蛋白对酿酒酵母L-阿拉伯糖的转运起限制作用。通过同源模建和分子对接技术,分析出Gal2p转运L-阿拉伯糖的9个重要极性或芳香族氨基酸位点,进一步单位点随机分子突变,得出突变子Gal2p(F85S)、Gal2p(F85G)、Gal2p(F85C)和Gal2p(F85T)可显著提高L-阿拉伯糖转运活性。由于Gal2p可同时转运D-葡萄糖和D-木糖,经测试,Gal2p(F85S)等突变子可同时提高D-木糖转运活性,并降低D-葡萄糖转运偏好性。分析可知,Gal2p的第85位Phe的极性突变是缓解D-葡萄糖转运抑制的关键。本研究首次分析和鉴定出了酿酒酵母单糖转运蛋白Gal2p的L-阿拉伯糖转运关键位点和部分单糖转运机制。

此工作受到汪城墙博士申请的山东省自然科学基金“酿酒酵母L-阿拉伯糖和D-木糖共转化燃料乙醇代谢工程菌的构建及转运瓶颈问题的研究(ZR2014CL003)”资助。课题组经过3年多的实验研究,已圆满完成此基金的计划任务,共发表3SCI论文,另2篇分别于20157月和20173月发表在《Metabolic Engineering》和《Biomed Research International》杂志,总影响因子14.69258.142

本论文链接http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fmicb.2017.01391/full