蓝细菌,又称为蓝藻或蓝绿藻,是地球上最古老的微生物之一。它们能通过植物型光合作用,将二氧化碳固定并转化为各类碳水化合物。研究发现很多蓝细菌在高盐环境下在细胞内合成并积累蔗糖来抵抗逆境。利用这一生理特点,发展蓝细菌细胞工厂进行糖类分子的合成和分泌,将二氧化碳和太阳能直接转化为蔗糖产品,是一条具有潜力的新型糖原料供给路线。
青岛能源所微生物代谢工程团队( http://mme.qibebt.ac.cn/ )长期以来致力于蓝细菌糖类物质合成研究,其近期研究结果揭示了蓝细菌蔗糖合成在调控和代谢方面的若干机理问题。针对前人在集胞藻 PCC 6803 研究中蔗糖合成转录调控蛋白 Slr1588 全基因缺失和插入失活两个突变株在盐胁迫条件下表型不一的 问题,该团队系统分析了 slr1588 及下游 ggpP 基因的结构及转录情况,证明了 ggpP 基因转录起始于 slr1588 基因编码框内, slr1588全基因缺失所导致的对下游 ggpP 基因的转录抑制,是突变株盐敏感表型的真正原因。 基于新构建的 slr1588 突变株, Slr1588 被证明能调控蔗糖合成关键酶 spsA 基因的转录和蔗糖分解酶活性。该研究为进一步解析蓝细菌蔗糖合成调控机制和针对性强化蔗糖合成途径提高蔗糖产量奠定了理论基础,相关研究结果发表在 Frontiers in Microbiology 杂志( Song et al ., 2017, Front Microbiol 8:1176 )。