揭示巴氏芽孢八叠球菌脲酶基因结构与调控机制,助力生物矿化应用升级

【字体: 时间:2025年03月06日 来源:Molecular Genetics and Genomics 2.3

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  为解决巴氏芽孢八叠球菌(S. pasteurii)脲酶基因调控不明问题,研究人员开展相关研究,发现其脲酶双操纵子结构,意义重大。

  微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially induced calcium carbonate precipitation,MICP)已成为一种重要的生物矿化过程,在建筑、环境修复和太空探索等领域有着广泛应用。巴氏芽孢八叠球菌(Sporosarcina pasteuriiS. pasteurii)因其高效的脲酶活性,在 MICP 中扮演关键角色。然而,目前对其脲酶基因的调控机制了解甚少,这限制了它的实际应用。本研究旨在阐明S. pasteurii脲酶基因的结构和表达调控机制,以提升其矿化潜能。
研究人员利用转录组测序技术,对比了S. pasteurii在三种不同培养条件下的生长情况和脲酶基因表达。借助 Rockhopper 在线分析软件,依据基因组上读取片段的分布,预测了操纵子、转录起始位点(Transcription Start Site,TSS)和转录终止位点(Transcription Termination Site,TTS)。提取 TTS 上游 700bp 的序列,采用时间延迟神经网络(Time-Delay Neural Network,TDNN)方法进行启动子预测。最后,通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)对预测结果进行验证。

研究结果首次揭示了S. pasteurii脲酶的双操纵子结构,其中操纵子 1 包含ureAureBureCureEureF基因,操纵子 2 包含ureGureD基因。这一发现为深入理解S. pasteurii脲酶表达的调控机制提供了关键线索,为更高效、可控的矿化应用奠定了基础。该研究成果不仅推动了人们对脲酶基因调控的认知,还为优化基于S. pasteurii的生物矿化技术开辟了新途径。
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