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Nucleic Acids Research: 环境微生物学团队解析DPA微生物分解代谢机制

发布时间:2024年08月28日 20:21 | 编辑:李娜 | 作者:

吡啶-2,6-二羧酸(dipicolinic acidDPA)是芽孢杆菌等内生孢子抵抗逆境(如热、辐射)的关键组分,占孢子干重的10-15%。由于芽孢在土壤、水体和动植物表面等环境广泛分布,DPA在环境中也无处不在。据测算仅海洋一公里深的底泥中DPA的含量4.6~35×109吨碳元素,占地球生物质碳库的0.8~6%DPA在孢子萌发后会迅速释放到环境中去。有意思的是,芽孢杆菌不能回收再利用DPA作为营养源。释放的DPA能被其他多种细菌如无色杆菌、产碱杆菌和贪铜菌等降解利用,但其代谢机制仍是未解之谜。近年来,南京农业大学生命科学学院环境微生物学团队发现产碱杆菌Alcaligenes faecalis JQ135可以高效降解DPA,通过18O2稳定同位素标记法测定了DPA的代谢途径,通过转座子随机突变法成功克隆出DPA降解基因簇,命名为dipInt. Biodeterior. Biodegrad. 2021Appl.Environ. Microbiol. 2022)。然而,细菌降解DPA的转录调控机制尚不清楚。

2024824日,南京农业大学生命科学学院环境微生物学团队在《Nucleic Acids Research》上在线发表了题为”DipR, a GntR/FadR-family transcriptional repressor:regulatory mechanism and widespread distribution of the dip cluster for dipicolinic acid catabolism in bacteria”的研究论文,揭示了新型的GntR/FadR家族转录调控蛋白DipR在细菌降解DPA过程中的调控机制。


1. 图形摘要

本研究以产碱杆菌Alcaligenes faecalis JQ135为材料,利用RT-PCR5’-RACEEMSADNase I Footprinting和氨基酸定点突变等方法系统鉴定了DipR的功能,发现dip簇由dipRdipAdipBCdipDEFGdipHdipJKLM6个转录单元组成;DipR蛋白有6个结合位点共享6 bp保守序列5’-GWATAC-3’,且该序列是DipR结合所必需的;氨基酸残基R63R67H196H218DipR调控中发挥了重要作用;生物信息学分析表明dip簇广泛存在于39个属、80个种细菌中,并随宿主共进化。本研究揭示DPA降解及转录调控机制,为深入理解环境中微生物降解DPA的分子机制以及基于DPA的地球生物炭库物质循环提供新的理论基础。

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2. DipR与宿主共进化分析

南京农业大学生命科学学院博士研究生姜寅虎为论文第一作者,邱吉国副教授为通讯作者,蒋建东教授、何健教授和洪青教授等参与该研究。该研究得到了南京农业大学中央高校基本科研业务费专项资金项目(YDZX2024008)和国家自然科学基金面上项目(323701283217012832070092)的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1093/nar/gkae728


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