枯草芽孢杆菌的研究进展

《枯草芽孢杆菌的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、枯草芽孢杆菌的研究进展摘要枯草芽孢杆菌是一类好氧型、内生抗逆孢子的革兰氏阳性杆状细菌，广泛存在于土壤、湖泊、海洋、动植物的体表，细胞壁不含内毒素，没有致病性，具有单层细胞外膜，能直接将许多蛋白分泌到培养基中，是一些重要工业酶制剂的生产菌[1]。在营养缺乏的条件下，枯草芽孢杆菌停止生长，但同时加快代谢作用，产生多种大分子的水解酶和抗生素，并诱导自身的能动性和趋化性，从而恢复生长。在极端的条件下，还可以诱导产生抗逆性很强的内源孢子，具有较强的抗逆性。作为革兰氏阳性细菌的典型代表，对于其生理、生化、遗传及分子生物学的研究已有40多年的历史。近年来，随着分子

2、生物学和基因工程的发展，枯草芽孢杆菌作为基因工程表达系统发展迅速，并展现出良好的应用前景。关键词：枯草芽孢杆菌；启动子；绿色荧光蛋白；载体；表达；异源基因1枯草芽孢杆菌基因组研究枯草杆菌有以下一些优点:①非致病性，不具有热源性脂多糖和细胞内毒素，具有较好的生物安全性，炭疽杆菌和蜡样芽孢杆菌除外，多数芽孢杆菌对人畜无害[2]；②遗传学特性先进，很多噬菌体和质粒适合于用作克隆载体；转化外源DNA的感受态系统也同样适用于转化重组DNA[3]。③较强的蛋白分泌能力，当分泌蛋白跨过细胞膜后，被加工和直接释放到培养基中，使回收和纯化目的蛋白较为简单[4]。④良好

3、的发酵基础和生产技术。枯草杆菌在工业上长期被用于生产蛋白酶、α-淀粉酶以及苏云金杆菌的杀虫晶体蛋白等。枯草杆菌能在相对简单的培养基中能生长到很高的密度。细胞的生长特性和生理学性质都被广泛、深入研究。⑤细胞壁的组成简单，只含有肽聚糖和磷壁质，因此在分泌的蛋白质产品中不会混杂有胞被内毒素（热源性脂多糖），而这一点是大肠杆菌无法比拟的。2枯草芽孢杆菌基因表达特性2.1多σ因子原核基因的转录主要由RNA聚合酶完成。该酶由5个亚基组成，二个α亚基、一个β亚基、一个β′亚基和一个Sigma（σ）因子。5个亚基组成全酶，除去σ因子为核心酶（E）。σ因子的主要功能是

4、帮助核心酶识别特定的启动子而结合到转录的起始部位，转录开始后σ因子就不起作用了［5］。52.2启动子的特征迄今发现枯草杆菌启动子主要有两种方式：一是单个启动子，具有单个启动子的基因，大多数在快速生长时期表达；另一为复合启动子，它包括串联启动子和重叠启动子。有如下特征：①不同类型的两个启动子重叠；②两个启动子有不同的转录起始位点或相同的起始位点；③启动子可能受时序调节。这类启动子在枯草杆菌感知外界环境的变化、时序调节、孢子形成和萌发等诸多生命现象中发挥重要作用[6]。2.3终止子在大肠杆菌中根据转录终止是否依赖Rho蛋白因子而分为两类，而在芽孢杆菌基因

5、转录的终止方面，只有少数几个基因如spoOA、gnt和trp操纵子等得到很好的研究[7]。它们的终止区都有一个富含GC的对称序列，基因转录是在一串T碱基前终止的。有证据表明，枯草杆菌使用的终止子在结构和序列特征上与大肠杆菌相似。而且也发现大肠杆菌在枯草杆菌中同样起作用。2.4芽孢杆菌mRNA的核糖体连接位点(RBS)与其他原核生物一样，枯草杆菌的RBS也涉及到SD序列、SD序列与起始密码间的间隔区以及起始密码子。芽孢杆菌中最常见的典型序列是“GGAGG”，而大肠杆菌的为“AAGGA”。在芽孢杆菌中，多数基因的起始密码子为AUG，但也发现有些基因中是G

6、UG。目前，尚不十分清楚不同起始密码子的应用对翻译效率有什么影响［8］。2.5蛋白的外分泌大肠杆菌分泌蛋白往往分泌到两层细胞膜之间，而芽孢杆菌只有一层细胞膜，因而可以大量分泌蛋白至培养基中。通过计算机分析，枯草杆菌有将近300个N端具有信号肽用来跨膜的蛋白。不过用来表达和分泌克隆基因的信号肽主要来自蛋白酶、淀粉酶和细胞壁表层蛋白等。3枯草芽孢杆菌的重组表达载体目前报道用作宿主表达克隆基因的有：枯草芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、淀粉芽孢杆菌、短芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、耐碱的芽孢杆菌、

7、病原菌炭疽芽孢杆菌，以及独立与芽孢杆菌的短短芽孢杆菌［9］。选择不同的芽孢杆菌作宿主，一般都有着极强的应用研究的目的。53.1质粒载体在枯草芽孢杆菌中，早期质粒载体主要来自其他革兰氏阳性细菌，特别是来自金黄色葡萄球菌的质粒，其中使用广泛的有Pub110、Pc164、pE194等[10]。它们的主要优点在于分子量小，有唯一的酶切位点，较高的拷贝数，适合筛选的抗性标记。3.2噬菌体不少噬菌体可用作芽孢杆菌的表达载体，如Φ105噬菌体、sppl噬菌体等，其中Φ105噬菌体应用较多，其基因组约为39.2kb，利用鸟枪法（shotgunexperiment）可

8、方便地分离感兴趣的DNA片段。3.3染色体整合载体采用整合质粒将克隆基因整合到宿主染色体，是克服芽孢杆菌质粒