pH对Themoanaerobacterium calidifontis Rx1乙醇发酵代谢的影响

作者：祁腾飞; 吴铭杰; 严金平; 伊日布斯高温厌氧菌乙醇发酵ph值代谢调控

摘要：Themoanaerobacterium calidifontis Rx1 是一株能降解半纤维素发酵乙醇的高温厌氧菌。本研究以Rx1 和其乙酸激酶基因(ack)敲除的突变菌株Rx1 △ack 作为研究对象,研究了不同pH 值条件对两种菌株生长与代谢的影响,并通过测定碳中心代谢关键酶的表达量与酶活性分析了pH 的代谢调控机制。结果表明,与自然pH相比,控制pH 能够改变两种菌株的代谢产物分布;当控制pH 值为7.0 时,Rx1 和Rx1 △ack 的乳酸产量分别下降了85.7%和89.9%,而乙醇产量分别提高了60%和69%;Rx1 和Rx1 △ack 乙酸产量的变化趋势不同。与自然pH 相比,控制pH 时,Rx1 和Rx1 △ack 的丙酮酸激酶(PK)基因表达量和酶活性都有所提高;野生型菌株的乙酸激酶(ACK)活性下降11%,而突变菌株基因表达量显著提高,酶活性只有野生型的25%,且与自然pH 条件相比,有提高的的趋势;野生型菌株乙醇代谢途径中乙醇脱氢酶(ADH)活性显著下调;研究发现pH 对Rx1 和Rx1 △ack 乳酸代谢途径中乳酸脱氢酶(LDH)影响十分显著,在弱碱或中性条件下,其活性还不足酸性条件下的一半。Rx1 和Rx1 △ack 在控制pH条件下乳酸产量下降,同时伴随乳酸生成途径的还原力(即NAD(P)H)积累,而乙醇生成途径可将积累的NAD(P)H 氧化成NAD(P)+,这可能是控制pH条件下乙醇产量提高的原因。

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