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天津工业生物所在谷氨酸棒杆菌基于人工启动子文库的模块组装和优化方面取得新进展
  发布时间:2018-04-24    供稿部门:微生物生理与代谢改造实验室

  谷氨酸棒杆菌是工业生产氨基酸的重要菌株,广泛应用于医药、食品及饲料等行业。但是由于细胞代谢过程的复杂性,无论是改造内源性代谢途径还是引入外源性生物合成途径,通常都会干扰宿主菌株的正常代谢过程,并产生代谢途径通量的不平衡。目前由于缺乏有效的控制元件和调控工具,多基因代谢途径中基因表达的微调对于许多微生物细胞工厂,特别是重要的工业微生物谷氨酸棒杆菌,仍然是一个巨大的挑战。 

  中国科学院天津工业生物技术研究所刘君研究员带领的微生物生理和代谢改造研究组开发了一种基于启动子文库的模块组合技术(promoter library-based module combination , PLMC),并应用于改造和优化谷氨酸棒杆菌苏氨酸的生物合成途径。随机启动子文库被设计为包含假定的-10NNTANANT)和-35NNGNCN)共有基序,并通过荧光激活流式细胞分选、平板筛选和96孔板筛选三步筛选过程来完善以获得具有不同强度水平的遗传控制元件。通过对随机启动子文库进一步精确表征,证实筛选获得的启动子元件能够有效调节基因表达,并且在较广的范围内表现出不同的表达强度。随后,基于不同强度的启动子元件,建立了多基因途径中不同模块的组合和优化技术。使用该技术对谷氨酸棒杆菌苏氨酸生物合成途径中的五个模块进行可预测的调节表达,最终优化菌株的苏氨酸产量可以达到12.8 g / L,比对照菌株提高了约6.1倍。本研究中开发的PLMC技术将为谷氨酸棒状杆菌中多基因途径的组合和优化提供一种快速有效的方法。 

  该研究获得国家自然科学基金、天津市自然科学基金和中科院百人计划项目的支持,相关研究结果已发表于Applied Microbiology and Biotechnology杂志。天津工业生物所博士研究生魏亮和助理研究员徐宁为论文的第一作者。 

  文章链接 

谷氨酸棒杆菌人工启动子文库的构建和筛选示意图

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