红球菌ICBD2细胞膜与细胞壁对长链烷烃降解的适应性变化

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Rhodococcus erythropolis ICBD2 membrane and cell wall adaptation to long-chain alkane degradation

　　摘要长链烃的生物降解受其低生物利用度的限制。某些菌株能够降解包括长链烷烃在内的烃类。红球菌 ICBD2 是一种烃降解细菌，分离自智利中部瓦尔帕莱索地区长期石油污染的沿海土壤。本研究旨在表征 ICBD2 与长链烷烃正二十烷相关的代谢基因，以及其膜、细胞壁、形态和代谢的适应性变化。ICBD2 基因组中分布着编码参与不同链长烷烃降解的烷烃单加氧酶（五个 *alkB*、*almA* 和 *ladA*）、细胞色素单加氧酶（七个 *cyp*）以及 Baeyer–Villiger 型单加氧酶（*ethA*、*pamO* 和 *PA1538*）的基因。以正二十烷（5 mM）作为唯一碳源和能源时，ICBD2 表现出显著生长（600 nm 处浊度 ~ 1.0）。与以乙酸盐为碳源培养的细菌相比，以正二十烷为碳源培养的 ICBD2 细胞表面积减小，疏水性增强。与以乙酸盐培养的细胞相比，以正二十烷培养的细菌其膜脂肪酸（FA）和细胞壁分枝菌酸（MA）的饱和度增加、链长缩短，从而使细胞结构更加刚性和稳定。在以正二十烷为碳源生长期间，ICBD2 菌株上调了 *alkB1*、*alkB2* 和 *almA* 代谢基因的表达，下调了与脂肪酸延长相关的 *kasAB* 基因的表达。值得注意的是，本研究首次从结构和代谢两个层面展示了红球菌在长链烷烃上生长的适应性响应。研究结果有助于揭示红球菌适应长链烷烃的机制，这对于生物修复低生物利用度的石油烃至关重要。要点• 正二十烷增加了红球菌细胞的疏水性和烃类粘附性• 正二十烷增加了膜脂肪酸和细胞壁分枝菌酸的饱和度，缩短了其链长• 在 ICBD2 菌株中，正二十烷诱导了 *alkB1*、*alkB2* 和 *almA* 基因的表达