丙酮丁醇梭菌中多效调控因子CcpA的鉴定和功能研究

碳代谢物阻遏效应（carbon catabolite repression，CCR）严重影响微生物对复杂碳源的有效利用。在革兰氏阳性菌中，代谢物控制蛋白CcpA是参与该过程的关键调控因子。本课题拟对产溶剂和燃料的模式菌株-丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）ATCC824的CcpA调控蛋白进行功能鉴定，确证其在五碳糖和六碳糖混合利用过程中的调控作用，并通过基因缺失获得解除碳代谢物阻遏效应的突变株。在此基础上，对丙酮丁醇梭菌野生株和ccpA基因突变株的转录谱进行分析比较，研究多效调控因子CcpA对代谢网络的影响及调控机制，从而为进一步优化产溶剂梭菌基于复杂碳源代谢的遗传改良设计奠定理论基础。

项目对丙酮丁醇梭菌ATCC 824的CcpA调控蛋白进行了功能鉴定，揭示其在五碳糖和六碳糖混合利用过程中具有重要调控作用，并通过基因缺失获得解除碳代谢物阻遏效应的突变株824ccpA。经发酵系统优化，突变株在葡萄糖-木糖混合糖发酵中的丁醇产量显著高于野生型，达到12 g/L丁醇。在此基础上，对丙酮丁醇梭菌野生株和ccpA基因突变株的转录谱进行分析比较，发现CcpA除调控糖代谢外，对溶剂合成、孢子形成等多个代谢途径产生影响，并初步解析了其调控机制。通过这些研究，确证了在产溶剂梭菌这种具有特殊代谢途径的专性厌氧菌中存在功能性的CcpA蛋白，并且通过对CcpA功能以及调控机制的认识，找到了解除产溶剂梭菌碳代谢阻遏的方法，为构建适于木质纤维素水解液发酵产ABE溶剂的工程菌株提供了改造策略。.本项目发表论文5篇，申请专利2项，按计划完成了任务。