抗反饋調(diào)節(jié)突變株的應(yīng)用 抗反饋調(diào)節(jié)突變株是對(duì)未端代謝物及其結(jié)構(gòu)類似物的反饋抑制不敏感,或?qū)ζ浞答佔(zhàn)瓒粲锌剐?,或兩者兼而有之的菌株。這種菌株由于代謝時(shí)未端代謝物反饋調(diào)節(jié)的功能喪失了,故而能大量積累未端代謝物。
抗反饋調(diào)節(jié)突變株可以從抗結(jié)構(gòu)類似物突變株或營(yíng)養(yǎng)缺陷型回復(fù)突變株中獲得。
結(jié)構(gòu)類似物是種結(jié)構(gòu)類似于末端代謝物的物質(zhì),能夠?qū)ζ漕愃频奈炊舜x物的合成代謝途徑起反饋抑制或阻遏的作用,抑制相應(yīng)的未端代謝物的合成。然而結(jié)構(gòu)類似物在其他生物功能方面又不能替代未端代謝物,因此會(huì)引起微生物因缺乏該未端代謝物而饑餓死亡。
例如,某氨基酸a是組成蛋白質(zhì)的必需成分,正常情況下,當(dāng)a過(guò)量積累時(shí),能反饋抑制或阻遏其合成途徑中某些關(guān)鍵酶,使合成途徑阻塞,而當(dāng)a被消耗而濃度下降時(shí),抑制或阻遏被解除,a又能正常合成。這是微生物調(diào)節(jié)氨基酸a合成代謝的基本方式。
氨基酸a有種結(jié)構(gòu)類似物a',a能夠像a樣對(duì)a的合成途徑起到反饋調(diào)節(jié)的作用,因此只要在微生物培養(yǎng)基中加入足量的a,a的合成途徑就會(huì)被阻塞,導(dǎo)致a不能正常合成。然而,a'雖然和a結(jié)構(gòu)類似,卻不能替代a去參加蛋白質(zhì)的合成,這樣來(lái),就會(huì)導(dǎo)致該微生物因?yàn)槿狈Π被醓而饑餓死亡。而有些菌株由于發(fā)生了基因突變,氨基酸a的合成代謝的關(guān)鍵酶對(duì)a的反饋調(diào)節(jié)不敏感,于是a對(duì)該微生物的毒性就表現(xiàn)不出來(lái),因而在含有足量a的培養(yǎng)基中能幸存下來(lái)。這樣的突變株就是抗結(jié)構(gòu)類似物突變株。這類菌株對(duì)a的毒性不敏感,對(duì)a的正常反饋調(diào)節(jié)也不敏感,因此在其代謝過(guò)程中很容易大量積累a,有望成為a的生產(chǎn)菌株。許多氨基酸、維生素、嘌呤堿、嘧啶堿的結(jié)構(gòu)類似物已用于氨基酸、維生素、核苷、核苷酸生產(chǎn)菌株的育種工作中。
例如,乙硫氨酸作為的結(jié)構(gòu)類似物,常被用來(lái)選育抗結(jié)構(gòu)類似物突變株,該菌株可大量合成l。
從些營(yíng)養(yǎng)缺陷型回復(fù)突變株中也可能獲得抗反饋調(diào)節(jié)突變株。機(jī)制如下:先用誘導(dǎo)方法除去對(duì)未端產(chǎn)物反饋抑制或阻遏敏感的酶e(該代謝途徑中的某個(gè)關(guān)鍵酶),使菌株成為營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株。營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株的形成是由于酶e的基因發(fā)生突變,導(dǎo)致該酶基因沒(méi)有表達(dá),或者表達(dá)的酶結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,該變化可能發(fā)生在催化亞基上,也可能同時(shí)發(fā)生在催化亞基和調(diào)節(jié)亞基上。
然后,對(duì)這些營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株再進(jìn)行誘變選育,使之發(fā)生回復(fù)突變,從中選出酶e的活性恢復(fù)的菌株。由于酶e的活性恢復(fù)了,說(shuō)明回復(fù)突變之后該酶的基因表達(dá)了,而且酶催化亞基的活性得到恢復(fù)。
而調(diào)節(jié)亞基的活性變化則存在三種情況:
是調(diào)節(jié)亞基的活性在兩次誘導(dǎo)突變過(guò)程中始終未變;二是調(diào)節(jié)亞基的活性在次誘導(dǎo)時(shí)突變了,二次誘導(dǎo)時(shí)活性仍然沒(méi)有恢復(fù);三是調(diào)節(jié)亞基的活性在次誘導(dǎo)時(shí)發(fā)生突變,第二次誘導(dǎo)時(shí)活性又恢復(fù)了。
這三種情況只有兩個(gè)結(jié)果:是酶e的調(diào)節(jié)亞基活性還在;二是酶e的調(diào)節(jié)亞基活性已經(jīng)喪失。如果酶e的調(diào)節(jié)亞基活性喪失,催化亞基活性恢復(fù),那么這個(gè)菌株就會(huì)對(duì)未端產(chǎn)物的反饋抑制或阻遏不敏感。只要用酶e的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似物去篩選,從這些營(yíng)養(yǎng)缺陷型回復(fù)突變株中選出的抗結(jié)構(gòu)類似物突變株就是酶e調(diào)節(jié)亞基活性已經(jīng)喪失了的抗反饋調(diào)節(jié)突變株。