梭菌糖代谢途径知识库的构建

微生物基因组学的迅速发展为从功能基因与蛋白、网络及其调控等不同的角度，理解与认识微生物的糖代谢过程，提供了丰富的背景信息。识别和表征微生物中糖利用的关键功能基因和蛋白，解析代谢网络，是进行代谢途径优化和改造的基础。然而，目前公共数据库平台中糖代谢的基因功能注释，许多是错误或不完整的。本项目拟有机结合比较基因组学的新技术和湿实验，通过发掘、综合基因组序列中蕴藏的重要信息，准确预测基因的功能，完整重构出梭菌中存在的各个糖代谢途径，同时解析各种糖代谢的调控机制，并且对新发现的关键酶、转运蛋白、及转录调控因子进行实验鉴定，在此基础上构建梭菌的糖分解代谢途径知识库，为工业梭菌的生物质资源利用、病原性梭菌的防治、以及基于元基因组的人体肠道菌群功能分析等提供重要的信息支撑。

梭菌中许多种具有重要的生物技术应用潜力，包括丙酮丁醇梭菌、拜式梭菌被用于丁醇、丙酮等溶剂的工业生产，然而梭菌的糖代谢网络及其调控机制尚不清楚，从而难以通过代谢工程来提高它们的糖代谢能力。基因组学的迅速发展为从功能基因与蛋白、网络及其调控等不同的角度，理解与认识微生物的糖代谢过程，提供了丰富的背景信息。本项目以梭菌为研究对象，运用比较基因组学技术重构了其木糖、阿拉伯糖等的代谢途径及其转录调节子，发现并鉴定了戊糖代谢的新的酶及调控元件，利用碳13代谢通量技术解析了丙酮丁醇梭菌木糖代谢的通量分布，发现了磷酸解酮酶途径存在于丙酮丁醇梭菌，解析了影响梭菌胞内氧化还原平衡的转录调控机制，提高了对于梭菌糖代谢及其调控的认识，为木质纤维素丁醇制造提供了良好的理论基础。