EnfR通过调节氧化还原平衡促进Thermococcus onnurineus NA1的甲酸代谢和产氢

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Physiological and transcriptomic changes by enfR overexpression in a formate- utilizing archaeon

　　

摘要

Thermococcus onnurineus NA1 通过氧化一氧化碳（CO）或甲酸来生成氢气（H₂）而生长。EnfR 蛋白已被鉴定为该菌株氧化一氧化碳营养代谢的关键调节因子，控制codh-mch-mnh3 基因簇的表达。本研究调查了 EnfR 对甲酸代谢的调节作用。enfR 基因的缺失对细胞在甲酸上的生长产生负面影响，而与亲本菌株相比，enfR 的过表达显著增强了 pH 恒定批培养中的细胞生长和 H₂ 产生。对enfR 过表达菌株（EnfR OE）进行转录组分析揭示了 219 个基因的差异表达，包括编码铁氧还蛋白依赖性膜结合氢化酶、2-酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶和鞭毛蛋白的基因簇。值得注意的是，对于编码甲酸脱氢酶的fdh2 基因（该基因对依赖甲酸的生长至关重要），未观察到转录本或蛋白水平的显著差异。那些差异表达基因（DEGs）的集体代谢结果可能有助于增强 EnfR OE 菌株的依赖甲酸生长，部分通过调节还原型电子载体的水平来实现。本研究为理解依赖甲酸的生长和 H₂ 产生提供了有意义的见解。

关键点

• enfR 基因的缺失显著损害了在甲酸条件下的生长。

• enfR 的过表达不仅加速了细胞生长，还增强了 H₂ 的产生。

• 转录组分析揭示，enfR 过表达通过调节细胞氧化还原平衡来促进生长，而不是通过直接诱导 fdh2-mfh2-mnh2 簇的转录。