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丹麦科学家通过调控转录因子GntR1和RamA提高谷氨酸棒杆菌的生长

时间:2018-12-26 09:21  来源:未知  阅读次数: 复制分享 我要评论

  顺应性进化手艺是目前备受注目的菌种改良手艺,该手艺可以或许无效的加强菌株的某种表型或者心理性状,而且该育种手艺会保留菌株原有的优秀性状,不会呈现基因工程育种手艺形成的发展限制。

  为了探究节制谷氨酸棒杆菌的发展和碳水化合物代谢的环节调控因子,研究人员在葡萄糖的根本培育基中对野生型的谷氨酸棒杆菌(C. glutamicum ATCC 13032)进行了长达1500代的顺应性进化。在驯化菌株平分离获得了一株优秀菌株G15H,该菌株的发展速度比野生型菌株提高了42%,是迄今为止报道的最高程度(0.62 h-1)。

  图1谷氨酸棒杆菌顺应性进化过程示企图

  为了调查G15H菌株与野生型菌株在基因程度上的表达差别,研究者对其进行了全基因组测序。成果表白在分歧期间的驯化菌株中,多个基因发生了变化。此中,在转录因子GntR1表达中,70位的赖氨酸替代成了谷氨酸。在转录因子RamA表达中色氨酸替代了52位的丙氨酸。为了调查环节基因的变化对谷氨酸棒杆菌的影响,研究者将这种环节突变报酬的移植到野生型菌株中,成果只要ramA的突变株发生变化,在发展速度上提高了20%。在敲除GGPS的根本下,ramA突变株和gntR1突变株的发展都获得了较着的改善,而且这两个结果是相加的。因而研究者同时敲入这两个突变基因,成果发觉获得的菌株DKI的发展速度达到了驯化菌株的程度(0.62 h-1)。

  可是进一步研究发觉,谷氨酸棒杆菌的发展改善并不是由于ramA和gntR1基因的失活导致的。为了调查这个现象,研究者从整个核心碳代谢上寻找环节消息,成果发觉驯化菌株G15H和DKI菌株的磷酸戊糖代谢路子的基因都被较着上调,此中编码葡萄糖酸通透酶(gntP)及葡萄糖酸激酶(gntK)的基因被别离上调了9倍和20倍。此外,发觉G15H和DKI菌株的ATP/ADP的比值比野生菌株提高了25%。

  风趣的是,获得的菌株G15H和DKI不只在葡萄糖培育基中具有高是发展速度,在果糖,木糖和蔗糖中也表示了较好的发展机能。而且该菌株还能够改善静息细胞在厌氧前提下是发展机能,糖耗速度能达到30%。该功效近期颁发在杂志《Metabolic Engineering》上。

  图2分歧驯化菌株的核心碳代谢的环节基因表达程度的差别