红球菌RHA1和分枝杆菌的生物学知识

               杨顺楷   四川  成都

在当前的环境和微生物基因组学领域，已知一种土壤放线菌——红球菌（Rhodococcus sp.）RHA1具有多能的分解代谢能力，特别是能降解如多氯联苯这样难降解的芳香化合物。该菌具有迄今为止所知的最大细菌基因组序列之一，它由9,702,737碱基（67％G+C，）组成，染色体呈线性排列，有3个大的的线性质粒；预期的编码蛋白基因数9145个，编码氧化酶基因（203）和连接酶基因（192）。其中许多氧化酶基因出现在若干代谢途径（>30）中，预期能降解芳香化合物或甾体化合物。

RHA1的联苯代谢途径就可能降解联苯、乙基苯和多氯联苯等，该途径涉及多种同功酶催化每一步反应。已经鉴定出该途径54个编码酶基因。转录物组分析表明，当RHA1在联苯或乙基苯上生长时，功能上调，含有320个多功能基因位点；定量PCR检测证实对选择基因芯片（microoarray）分析结果，表明某些分解代谢的基因功能上调可达10,000倍，分析提示这类酶已达22种，包括8种新鉴定的编码基因，均都可能涉及联苯的分解代谢途径。

包括分支杆菌属（Mycobacterium sp.）在内的放线菌目，还有如上所述的红球菌属（Rhodococcus sp.）RHA1，其生理特点产生分支菌酸，基因组序列富含GC（鸟嘌呤，胞嘧啶）。该属细菌能降解宽泛的有机化合物，特别是亲脂性物质，从而在全球的碳循环中起到了关键作用。对RHA1的基因组分析表明，它拥有9.7百万碱基对，且具有多样化的酶系，从而构成该属细菌分解代谢的多能性。这些生物学特征伴随着红球菌可以鲁棒性快速生长的分解代谢活性，故所以它对多个领域的产业发展具有很大的吸引力，例如药物工业，环境科技，化学化工，能源工业等。

鉴于我国目前甾体激素药物工业处于转型期，即因为薯蓣皂素短缺而从国外直接引进植物甾醇发酵工艺开发生产4AD，ADD，9-OH-AD等，菌种多是分支杆菌，借助其选择性降解甾醇侧链而在发酵液高浓度积累4AD，故有必要介绍这类来自土壤的腐生菌放线菌——红球菌和分支杆菌的在甾醇降解方面的应用微生物学及工业应用知识，有助于我国产业界提高植物甾醇发酵生产4AD的技术水平，从而稳步替代我国传统的半合成原料薯蓣皂素。