基因表达分析揭示了不同的PHB（3-羟基丁酸）降解机制，以及PHB循环在以乙酸和果糖为培养基生长的Rhodospirillum rubrum（红螺菌）中的更广泛作用

《Microbial Cell Factories》：Gene expression analysis reveals distinct PHB depolymerization mechanisms and broader involvement of the PHB cycle in Rhodospirillum rubrum growing on acetate and fructose

红螺菌在醋酸和果糖培养基中PHB循环基因表达模式及突变体影响研究。通过转录组分析发现，PHB合成基因在果糖培养基及ΔphaC1ΔphaC2突变体中仍表达，且PHAZ1主要在醋酸中高表达，PHAZ2和APD在果糖中上调。PHA C3和Z3基因表达模式独特，突变体虽无PHB颗粒，但影响挥发性脂肪酸代谢。该研究揭示PHB循环的复杂性及其通过PhaR调控参与其他生理过程。

　　

摘要

背景

Rhodospirillum rubrum 具有动态的聚(3-羟基丁酸)（PHB）循环：在生长过程中，PHB 被积累，随后在碳源匮乏时被降解。有趣的是，这种循环通常出现在以乙酸为培养基的 R. rubrum 中，而在以果糖为培养基的细胞中则没有观察到 PHB 的积累。本研究旨在确定 PHB 循环基因的表达是否与以乙酸为培养基时的 PHB 积累和降解阶段相关，以及与以果糖为培养基时的 PHB 合成缺失情况（以及 ΔphaC1ΔphaC2 突变体，该突变体无法在乙酸上合成 PHB）进行比较。

结果

令人惊讶的是，对野生型菌株的转录组分析表明，无论 PHB 含量如何，PHB 循环基因不仅在以乙酸为培养基时表达，在以果糖为培养基时也表达。研究发现存在底物特异性的表达模式：PHB 降解酶基因 phaZ1 主要在乙酸上表达，而 phaZ2 和降解酶调节因子 apdA 在果糖上表达上调。有趣的是，phaC3 和 phaZ3 的表达模式与其他 PHB 循环基因有所不同，尤其是在突变体菌株中。尽管 ΔphaC1ΔphaC2 菌株中缺乏 PHB 颗粒，但仍有几个 PHB 循环基因保持表达，并且挥发性脂肪酸的代谢途径也受到了转录层面的影响。

结论

这些发现突显了 PHB 循环的复杂性，并表明 PHB 可能参与了其他生理过程，例如底物吸收，这可能是通过 PHB 颗粒结合的调节因子 PhaR 的调控作用实现的。