Mechanism Of Sugar Uptake By Biomass Degrading Bacteria Clostridium Thermofibrillum

Clostridium thermocellulosis est une sorte de bactérie thermophile anaérobie qui dégrade efficacement la biomasse lignocellulosique et a une valeur d'application dans la transformation et l'utilisation de la biomasse des déchets agricoles et forestiers.Récemment, l'équipe Cui Qiu, membre du Groupe de recherche sur la méiotique de l'Institut de recherche sur la bioénergie et les processus de Qingdao de l'Académie chinoise des sciences, a combiné des expériences in vivo et in vitro pour élucider les protéines de transport responsables de l'absorption des Oligosaccharides fibreux et du glucose dans Clostridium thermofibrosus et leurs mécanismes moléculaires structuraux.

Clostridium thermocellulosae hydrolyse les Polysaccharides de la lignocellulose en Saccharides solubles à base d'Oligosaccharides fibreux par sécrétion d'un complexe enzymatique, les corpuscules fibreux, puis les ingère dans la cellule pour fournir une source de carbone et d'énergie.

En 2009, des chercheurs israéliens ont découvert cinq grappes de gènes de transport dans le génome de c. thermofibrillus, suggérant qu'ils pourraient être responsables du transport des Oligosaccharides fibreux, du glucose et du Fructose kunbu, mais sans expérience de validation fonctionnelle claire.En raison de la difficulté de la manipulation génétique de Clostridium thermofibrillaire, le mécanisme d'absorption du glucose de Clostridium thermofibrillaire n'a pas été clarifié au cours des dix prochaines années, à l'exception de certaines analyses histologiques impliquant ces transporteurs.

Le Groupe de recherche sur les métabolites de l'Institut de l'énergie de Qingdao a mené des recherches à long terme sur c. thermofibrillus, a brisé le goulot d'étranglement de la manipulation génétique de c. thermofibrillus et a mis au point une variété d'outils de manipulation génétique qui peuvent être utilisés pour c. thermofibrillus, y compris un système rapide de ciblage des gènes et un système précis d'édition génomique sans cicatrice, afin de fournir des moyens efficaces d'étudier en profondeur le mécanisme moléculaire de la physiologie et du métabolisme de c. thermofibrillus.Sur cette base, les chercheurs ont étudié en profondeur le mécanisme d'absorption du sucre par Clostridium thermofibrillus.

L'étude a permis de construire cinq mutants Knock - out et Retrofit possibles pour des grappes de gènes de transporteurs d'Oligosaccharides.Des expériences sur le phénotype de croissance ont montré que le transporteur B est le seul transporteur d'Oligosaccharides fibreux et que le transporteur a est le seul transporteur de glucose.

L'interaction des sous - unités de liaison des substrats des transporteurs avec divers sucres a été étudiée plus en détail à l'aide de techniques de titrage isotherme (ITC), de titrage par résonance magnétique nucléaire (RMN) et de diffraction des cristaux de rayons X, et le mécanisme de liaison spécifique des transporteurs a et B au glucose et aux Oligosaccharides fibreux a été clarifié structurellement.De plus, l'étude a identifié un gène isolé 2554 comme étant le gène de la Sous - unité ATPase manquante dans le Groupe de gènes du transporteur B, qui complète tous les composants de ce seul transporteur d'Oligosaccharides fibreux.

Des études antérieures ont montré que l'expression des corpuscules fibreux de C. thermophila est principalement régulée par une classe spéciale de facteurs Sigma / anti - Sigma.Cette étude a montré que l'élimination du transporteur B entraîne une diminution significative de la protubérance des fibrosomes à la surface des cellules et que l'induction de l'Oligosaccharide fibreux sur l'expression des fibrosomes disparaît, ce qui indique qu'il existe une relation de couplage entre le transporteur B et la régulation de l'expression des fibrosomes, ce qui fournit une nouvelle idée pour l'étude du mécanisme de régulation de l'expression des fibrosomes.

Les transporteurs de glucides sont des cibles importantes pour la transformation du génie métabolique et le développement de la biologie synthétique chez les micro - organismes industriels, ce qui révèle le mécanisme d'absorption du glucose chez les micro - organismes industriels.Clostridium thermocellulosis a une valeur potentielle dans la biotransformation de la lignocellulose en raison de son système de corps fibreux unique, et il a également un potentiel d'application dans le développement de la biologie synthétique en tant que cellule de châssis thermophile spéciale.Cette étude a clarifié le mécanisme d'absorption des Oligosaccharides et du glucose par Clostridium thermofibrosus, a trouvé la relation de couplage entre l'absorption des Oligosaccharides et la régulation de l'expression des fibrosomes, et a approfondi la compréhension du mécanisme physiologique et métabolique de Clostridium thermofibrosus.

Les résultats ont été publiés dans la revue Microbiology bio.L'étude a été appuyée par l'Institut israélien de recherche scientifique witzmann, l'Institut technologique Technion et l'Institut de biotechnologie industrielle de Tianjin de l'Académie chinoise des sciences, ainsi que par la Commission nationale des sciences naturelles, l'Institut Shandong de recherche sur l'énergie, l'Académie chinoise des sciences et la municipalité de Qingdao.

Mechanism of Sugar Uptake by Biomass degrading Bacteria Clostridium thermofibrillus Revealed by Qingdao Energy Institute