谷氨酸棒杆菌代谢芳烃过程中β-酮己二酸途径中原儿茶酸支路的分子基础

β-酮己二酸途径的原儿茶酸分支在革兰氏阴性细菌中研究较多,但在革兰氏阳性细菌中的研究却很少.本研究表明谷氨酸棒杆菌能以原儿茶酸、4-羟基苯甲酸、香草醛和对甲酚作为惟一碳源和能源生长,并且生长时诱导表达原儿茶酸3,4.-双加氧酶.对谷氨酸棒杆菌基因组分析表明,基因位点ncg12314-ncg12315可能编码原儿茶酸3,4-双加氧酶.通过PCR反应扩增了ncg12314-ncg12315,并克隆到表达载体pET21a上,获得质粒pET21aP34D;携带pET21aP34D的重组大肠杆菌经诱导表达原儿茶酸3,4-双加氧酶.敲除ncg12314-ncg12315后,谷氨酸棒杆菌突变株失去原儿茶酸3,4-双加氧酶活性,同时丧失了利用原儿茶酸、对甲酚、香草醛和4-羟基苯甲酸作为惟一碳源和能源的能力;通过基因互补,这些能力又可重新获得.这些结果证实ncg12314和ncg12315(pcaHG)编码原儿茶酸3,4-双加氧酶.进一步对谷氨酸棒杆菌基因组分析后鉴定到一个完整的编码原儿茶酸分支途径中相关酶的基因簇,该基因簇的独特组织方式为芳香化合物的降解研究提供了新的视点.