Araştırma Saccharomyces cerevisiae'nin rekabetçi bilgeliğini ortaya koyuyor
Glikoz bastırma, çoğu mikroorganizmada bulunan, diğer karbon kaynaklarının metabolik yollarını engelleyen ve enerji açısından en verimli karbon kaynağı olan glikozun tercihen en ekonomik ve verimli şekilde kullanılmasını sağlayan merkezi bir düzenleyici sistemdir. Glikoz inhibisyon mekanizması bağımsız olarak gelişti ve farklı maya soylarında kademeli olarak güçlendi ve sonunda Saccharomyces cerevisiae'de mükemmel hale geldi. S. cerevisiae'de çok düşük bir glikoz konsantrasyonu, inhibe edici bir etkiye neden olabilir. Bu mekanizma sayesinde S. cerevisiae, glikozun genellikle baskın karbon kaynağı olduğu doğal ve yapay fermentasyon ortamlarında rekabet avantajı kazanmış ve baskın bir tür haline gelmiştir.
S. cerevisiae ayrıca at sütü şarabı, kefir yoğurdu ve diğer geleneksel fermente süt ürünlerinin doğal fermantasyon sürecindeki baskın popülasyonlardan biridir. Ondan izole edilen S. cerevisiae suşu, kısrak kımız soyağacı adı verilen şarap fermantasyon suşlarıyla yakından ilgili bağımsız bir soy ağacı oluşturdu. Bununla birlikte S. cerevisiae, sütteki ana karbon kaynağı olan laktozu kullanamaz ve yalnızca laktozun diğer mikroorganizmalar tarafından parçalanmasıyla üretilen glukoz ve galaktoz üzerinde yaşayabilir. Doğal olarak fermente edilmiş süt ürünlerinde çeşitli mikroorganizmalar vardır.Çoğu mikroorganizma glikoz inhibe edici bir etkiye sahip olduğunda, laktoz eşit miktarlarda glikoz ve galaktoza indirgendiğinde, önce glukoz için rekabet ederken, galaktoz ise Geçici olarak boşta. Tersine, glukoz için şiddetli rekabetten kaçınmak, galaktoz kullanımına öncelik vermek ve bir büyüme avantajı oluşturduktan sonra glukoz yarışına katılmak, laktozu doğrudan kullanamayan mikroorganizmalar için şüphesiz çok avantajlı bir hayatta kalma stratejisidir.
Bai Fengyan'ın Çin Bilimler Akademisi Mikrobiyoloji Enstitüsü Mikoloji Enstitüsü'ndeki araştırma grubu, S. cerevisiae'nin kısrak sağmal soy ağacının bu akıllı rekabet stratejisine gerçekten ulaştığını keşfetti. Moleküler mekanizma çalışmasının sonuçları, galaktoz (GAL) metabolik ağının düzenleyici elemanlarının bir dizi koordineli mutasyonu yoluyla kısrak kımız soyunun suşlarının, glikoz inhibitör etkisini tamamen ortadan kaldırdığını ve GAL ağını indüklenebilirden kurucu bir ifadeye değiştirdiğini gösterdi. İnternet. Aynı zamanda, gen infiltrasyonu yoluyla, GAL ağındaki (GAL2 ve GAL7-10-1 gen kümesi) tüm yapısal genler, evrim sürecindeki erken versiyonlara geri yüklenir ve GAL2'nin kopya sayısı iki katına çıkarılır. Bununla birlikte, glikoz taşıyıcı genleri HXT6 ve HXT7 silinmiştir veya ekspresyon yeteneklerini kaybetmiştir ve işlevleri doğal olarak GAL2'nin eski versiyonu ile değiştirilmiştir, bu hala farklılaşması düşüktür ve hala güçlü bir glikoz taşıma kabiliyetini muhafaza etmektedir. Bu şekilde, kısrak kımız suşu galaktozun anında, hızlı ve tercihli kullanımını ve eşzamanlı olarak glikoz kullanımını sağlar.
Çalışma ayrıca süt şarabı maya suşunda GAL2 ekspresyonunun, GAL7 veya GAL10 geninin ürününü gerektirdiğini, Gal2p'nin taşıma fonksiyonunun ise Gallp katılımını gerektirdiğini buldu. Bu, GAL yapısal genler arasındaki etkileşimlerin ilk keşfidir. Açıktır ki, aynı türden birlikte gelişen GAL yapısal genleri en etkili şekilde etkileşime girebilir. Bu aynı zamanda, GAL2 ve GAL7-10-1 gen kümeleri farklı kromozomlarda yer alsa da, kısrağın süt şarabı maya türünün neden aynı antik türdeki tüm GAL yapısal genlerinin yerini aldığını açıklıyor.
Bu çalışma, ekolojik adaptasyon nedeniyle gen ağının tipik bir ters evrimi vakasını göstermektedir.Bu ters evrim sayesinde, S. cerevisiae'nin at sütü şarabı soyu, doğal fermente süt ortamında rekabet avantajı kazanmıştır. Çalışma ayrıca GAL ağında yeni bir düzenleme düzeyi keşfetti ve bu klasik model ağındaki gen düzenleme mekanizmasını incelemek için yeni bir konu önerdi. Aynı zamanda, bu çalışmanın sonuçları aynı zamanda farklı karbon kaynaklarını aynı anda verimli bir şekilde kullanmak için glikoz inhibisyonunun etkisinden kaçınabilen maya hücresi fabrikaları veya işlenmiş bakteriler inşa etmek için yeni bir strateji sağlar.
Bu çalışma, Current Biology dergisinde, Reverse Evolution of a Classic Gene Network in Maya, Competitive Advantage adıyla yayınlandı.Mikrobiyoloji Enstitüsü'nden araştırmacı yardımcısı Duan Shoufu ilk yazar ve araştırmacı Bai Fengyan, ilgili yazardır. Bu araştırma, Çin'in "Mikro evrim" ana araştırma projesi, genel proje ve uluslararası işbirliği projesinin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı tarafından finanse edildi ve Çin Bilimler Akademisi'nin Sınır Bilim Anahtar Araştırma Projesi İç Moğolistan Ziraat Üniversitesi profesörü Zhang Heping, at sütü şarap mayası suşlarına destek sağladı.
Şekil 1. RNA sekansı, glukoz ortamında S. cerevisiae'nin farklı soy suşlarında gen ekspresyonunun karşılaştırmasını ortaya koymaktadır.
Şekil 2. (Sağ) S. cerevisiae GAL gen ağı ters evrim şematik diyagramı; (Sol) S. cerevisiae laboratuvar suşu ve% 1 glikoz +% 1 galaktoz besiyerinde büyüyen at sütü şarabı suşu, iki şeker, biyolojik Hacim ve etanol üretimi değişiklikleri
Kaynak: Mikrobiyoloji Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
