[發(fā)明專利]生物群體感應(yīng)信號(hào)分子結(jié)構(gòu)類似物的應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211726497.6
• 申請(qǐng)日: 2022-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN116218755A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆建斌;杜然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)基因組研究所
• 主分類號(hào): C12N1/38
• 分類號(hào): C12N1/38;C12N1/36;C02F3/34
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 張柳

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及生物群體感應(yīng)信號(hào)分子結(jié)構(gòu)類似物的應(yīng)用。在菌群中添加適量濃度的五元環(huán)結(jié)構(gòu)競(jìng)爭(zhēng)性母核小分子，通過競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合AHLs群體感應(yīng)小分子合成相關(guān)的酶，阻斷菌株群體感應(yīng)小分子的合成；或?qū)е孪嚓P(guān)的合成酶以競(jìng)爭(zhēng)性小分子為底物，生成無法被信號(hào)通路上的受體蛋白識(shí)別的群體感應(yīng)小分子，從而無法發(fā)揮作用影響菌群發(fā)酵。而不是通過添加群體感應(yīng)小分子降解酶，通過降解小分子來實(shí)現(xiàn)，或者改造微生物讓其不產(chǎn)生或者少產(chǎn)生群體感應(yīng)小分子來實(shí)現(xiàn)。成本更低、操作更簡(jiǎn)單，適用范圍更加廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及生物群體感應(yīng)信號(hào)分子結(jié)構(gòu)類似物的應(yīng)用。

背景技術(shù)

微生物復(fù)合菌群在多種廢棄物資源化利用，如轉(zhuǎn)化富含木質(zhì)纖維素或有機(jī)質(zhì)的農(nóng)林、畜牧、生活廢棄物等生產(chǎn)燃料或化學(xué)品等，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。微生物復(fù)合菌群通過菌群間的協(xié)作，完成復(fù)雜的生物學(xué)過程，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)品的生產(chǎn)。在這一過程中，菌群中不同的微生物起到的功能存在顯著的差異，其中部分具備纖維素降解功能的菌株完成纖維素降解相關(guān)工作，具備產(chǎn)物合成能力的菌株完成后續(xù)的目標(biāo)產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)。對(duì)組成菌群的微生物研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合菌群中的微生物還能通過表面修飾和表面蛋白等，招募不同功能的微生物形成菌團(tuán)，通過形成多種微生物的復(fù)合體，大大縮短微生物間的物理距離，將降解纖維素、生產(chǎn)產(chǎn)物有機(jī)結(jié)合，顯著提升發(fā)酵效率。但是研究還發(fā)現(xiàn)，隨著發(fā)酵產(chǎn)物積累等體系內(nèi)環(huán)境的變化，菌間的這類協(xié)同會(huì)逐漸失去平衡，產(chǎn)生生物膜等，降低和底物的作用面積，降低發(fā)酵效率。

已有的研究發(fā)現(xiàn)，這些微生物在協(xié)同和相互抑制狀態(tài)的切換，是通過群體響應(yīng)作用來實(shí)現(xiàn)。微生物在發(fā)酵過程中會(huì)合成一系列小分子，微生物通過感知小分子的濃度，來調(diào)整自己的生長(zhǎng)狀態(tài)，是群體響應(yīng)的關(guān)鍵信號(hào)分子。微生物菌團(tuán)和菌膜的形成，就直接受到這類小分子的調(diào)控。因此，調(diào)控這些小分子的生成，能夠保持高效的底物降解和產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率，具有重要的生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。

現(xiàn)有的方法多采用群體感應(yīng)淬滅方法，通過在體系中內(nèi)源性改造微生物抑制或者降低AHLs合成，或者通過外源性的加入AHLs降解酶等方法來實(shí)現(xiàn)，操作比較復(fù)雜，成本較高，限制了其大范圍的推廣應(yīng)用。已有的研究顯示，酶與小分子的互作主要通過酶的特異性結(jié)合位點(diǎn)來識(shí)別小分子，并進(jìn)一步對(duì)小分子進(jìn)行修飾和加工，獲得下游產(chǎn)物。在不影響識(shí)別位點(diǎn)的情況下，如果對(duì)遠(yuǎn)離識(shí)別位點(diǎn)的基團(tuán)進(jìn)行修飾或者更換，小分子與酶仍能結(jié)合，但其功能域卻無法完成進(jìn)一步的反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)終止。

因此，如何實(shí)現(xiàn)高效低成本的對(duì)這些小分子進(jìn)行調(diào)控，對(duì)保持高效的底物降解和產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率具有重要的意義，具有重要的生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了生物群體感應(yīng)信號(hào)分子結(jié)構(gòu)類似物的應(yīng)用。

本發(fā)明提供了生物群體感應(yīng)信號(hào)分子結(jié)構(gòu)類似物的應(yīng)用。在菌群中添加適量濃度的五元環(huán)結(jié)構(gòu)競(jìng)爭(zhēng)性母核小分子，通過競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合AHLs群體感應(yīng)小分子合成相關(guān)的酶，阻斷菌株群體感應(yīng)小分子的合成；或?qū)е孪嚓P(guān)的合成酶以競(jìng)爭(zhēng)性小分子為底物，生成無法被信號(hào)通路上的受體蛋白識(shí)別的群體感應(yīng)小分子，從而無法發(fā)揮作用影響菌群發(fā)酵。而不是通過添加群體感應(yīng)小分子降解酶，通過降解小分子來實(shí)現(xiàn)，或者改造微生物讓其不產(chǎn)生或者少產(chǎn)生群體感應(yīng)小分子來實(shí)現(xiàn)。成本更低、操作更簡(jiǎn)單，適用范圍更加廣泛。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了AHLs母核類似物在改善菌群發(fā)酵性能中的應(yīng)用；

所述AHLs母核類似物包括4-甲基-5-羥基呋喃-2-酮、茉莉酸和/或2-甲基環(huán)戊酮。

在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中，所述改善菌群發(fā)酵性能包括：

(I)、抑制AHLs類物質(zhì)的積累；和/或

(II)、抑制菌膜形成；和/或

(III)、提高發(fā)酵產(chǎn)物的能力。