谷氨酸棒状杆菌葡萄糖代谢阻断工程菌的构建

采用反向代谢工程的策略,以谷氨酸棒杆菌ATCC 13032野生型为出发菌株,利用无抗性标记的同源重组方法,敲除了编码葡萄糖pts系统关键转运蛋白基因ptsG、ptsH-ptsI和葡萄糖转运系统关键转运蛋白基因abc、abc2和iolt1,得到了5株逐次敲除了相应基因的突变株。结果表明:当以葡萄糖为唯一碳源培养时,CGΔptsG菌株的葡萄糖的消耗是野生型的50%,菌体OD值为1.473;CGΔptsH-ptsI菌株的葡萄糖的消耗是野生型的39.5%,菌体OD值为1.226;CGΔabc菌株的葡萄糖的消耗是野生型的36%,菌体OD值为1.092;CGΔabc2菌株的葡萄糖的消耗是野生型的26.2%,菌体OD值为0.486;CGΔiolt1葡萄糖的消耗和菌体生长OD值为0,实现了谷氨酸棒状杆菌葡萄糖代谢的阻断,说明ptsG、ptsH-ptsI、abc、abc2和iolt1所编码的转运蛋白具有葡萄糖转运功能。     

增强磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性对于谷氨酸棒状杆菌积累α-酮戊二酸的影响

α-酮戊二酸（α-ketoglutarate,α-KG）作为一种二元短链羧酸,是谷氨酸、琥珀酸等化合物的重要前体,在转氨基等反应中也起着重要作用。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶是谷氨酸棒杆菌中催化合成TCA循环中重要代谢物草酰乙酸的关键酶,本文以谷氨酸棒状杆菌GDK-10为出发菌株,通过同源重组技术对磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶编码基因pepc进行以下改造：将GDK-10的Ppepc启动子替换为强启动子Ptuf,获得菌株GDK-11;构建pepc双拷贝菌株GDK-12;对GDK-10基因组pepc进行定点突变(N917G),获得菌株GDK-13。实时荧光定量PCR检测表明,菌株GDK-11和GDK-12的pepc表达量是GDK-10的47.05倍和2.03倍。发酵结果表明,菌株GDK-11和GDK-12的产酸量相对于出发菌株分别下降45.50%和13.90%,但GDK-12的单位菌体产量较GDK-10提高38.59%。菌株GDK-13产酸量无明显变化,但其单位菌体产量和糖酸转化率分别提高21.14%和8.97%。可见,适量过量表达pepc和将GDK-10基因组pepc替换为解除天冬氨酸反馈抑制的pepc (N917G)均可提高α-KG的单位菌体产量且后者可显著提高糖酸转化率。本研究结果可对α-KG的基因工程改造奠定基础。     

高产L-精氨酸谷氨酸棒状杆菌的构建

以产L-精氨酸诱变菌株谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）AJC为出发菌株,采用基因组编辑技术对其进行改造。 首先,敲除阻遏蛋白ArgR和FarR,解除反馈阻遏作用;然后,敲除乳酸脱氢酶编码基因ldh和整合鸟氨酸乙酰转移酶编码基因argJ,阻 断乳酸合成途径和增加前体物;最后,敲除谷氨酸分泌蛋白编码基因NCgl1221和整合乙酰谷氨酸激酶基因argB,减弱L-谷氨酸的胞 外分泌,筛选一株L-精氨酸高产菌株。 结果表明,获得一株高产L-精氨酸菌株AJC-4（C. glutamicum AJCΔargRΔfarRΔldh::PtufargJ ΔNCgl1221::PsodargB）,该菌株在5 L发酵罐中发酵64 h后,L-精氨酸产量和糖酸转化率分别为78.0 g/L和0.38 g/g,较出发菌株AJC分 别提高21.9%、18.8%;副产物乳酸和L-谷氨酸积累量分别为0.11g/L、0.16 g/L,较出发菌株AJC分别降低96.8%、96.1%。     

谷氨酸棒状杆菌高效发酵谷氨酸的关键分子机理研究进展

谷氨酸是世界上产量最大的氨基酸,在食品、医药、工农业等领域具有广泛的用途。谷氨酸棒状杆菌是工业生产谷氨酸的主要菌株,从发现谷氨酸棒状杆菌以来,国内外在谷氨酸过量产生机理方面的研究已取得了一定的科研成果。本文就发酵过程中基因转录水平、关键酶酶活、细胞膜与运输蛋白的结构3个层面机理的研究进展做一综述。最后对谷氨酸过量产生的机理进行分析,将来需从生理作用及调控因子等方面研究,进一步完善谷氨酸过量产生机理,以期对提高谷氨酸产量以及开发微生物合成其他生物产品提供参考和方向。     

谷氨酸棒状杆菌的利用及其代谢

从土壤中分离的革兰氏阳性细菌谷氨酸棒状杆菌是一个高产氨基酸的天然菌株。本文重点综述了谷氨酸棒状杆菌的发现利用及其部分代谢。     

谷氨酸棒状杆菌的利用及其代谢

从土壤中分离的苹兰氏阳性细菌谷氨酸棒状杆菌是一个高产氨基酸的天然菌株。本文重点综述了谷氨酸棒状杆菌的发现利用及其部分代谢。     

谷氨酸棒状杆菌成分分析及其酸水解条件研究

对废弃的谷氨酸棒状杆菌成分进行分析,评估其作为培养基用有机氮添加物质的可能性。测定结果表明:谷氨酸棒状杆菌中粗蛋白含量74%,核酸含量6.53%,粗脂肪含量11.36%,灰分含量2.78%,营养成分比较丰富,具有较高的开发利用价值。通过正交实验得到酸水解谷氨酸棒状杆菌的最佳条件为:pH 0.5、水解温度115℃、菌体浓度15 g/100 mL、水解时间20 h。在上述条件下菌体蛋白水解度(DH)达到88.37%。     

谷氨酸棒杆菌中。谷氨酸生物合成是怎样调节的？

生物对于任何物质的合成,都具有自身的调节控制能力,在谷氨酸棒杆菌中,谷氨酸比冬天氨酸优先合成,谷氨酸合成过剩时,就会反馈控制谷氨酸脱氨酶（GD）,使从草酰乙酸开始的生物合成转向天冬氨酸。当天冬氨酸合成过量时,就会反馈控制磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PC）所催化的反应,停止草酰乙酸的合成。所以,在正常情况下,谷氨酸并不积累。     

谷氨酸棒状杆菌CRISPR-Cpf1/ssDNA基因组编辑系统优化

谷氨酸棒状杆菌作为重要的微生物细胞工厂,基因组修饰已经成为调节目标代谢物的首要途径。为了提高基因定点突变的编辑效率,建立了高效省时的CRISPR-Cpf1/ssDNA基因组编辑系统。利用卡那霉素抗性作为筛选标记,构建了1株严谨的单链模式菌M-1,用于验证与统计编辑效率。首先,采用强启动子Ptuf,优化了切割效率;其次,利用重组酶Rec T和合理长度与添加量的ssDNA,优化了重组效率。实验结果显示:在启动子Ptuf和Rec T的双重作用下,采用滞后链(70 bp、12. 5μg)优化组合方式,使基因编辑效率提升至(80±5. 7)%。由Rec T介导的CRISPR-Cpf1/ssDNA基因组编辑系统可在很大程度上加快谷氨酸棒状杆菌代谢工程改造。     

谷氨酸棒杆菌工程菌产生L-苹果酸的发酵工艺优化

研究了碳源、氮源、乙酸盐、碳酸氢钠、温度、氧气等诸多因素和条件变化,对于谷氨酸棒杆菌工程菌株M5(C.glutamicum ATCC13032 M5)发酵产生L-苹果酸产量的影响。L-苹果酸的检测采用高效液相色谱法。实验结果显示,以5%葡萄糖、0.5%NaAce、0.5%(NH_4)_2SO_4、0.15%KH_2PO_4、0.05%Mg SO_4·7H_2O、0.02%CaCl_2为发酵培养基,NaHCO_3调节pH 7.0,接种量2.5%,30℃自控摇床好氧发酵36 h后,转换成限氧发酵72 h,L-苹果酸产量可达到25.2 g/L,糖酸转化率为72%。实验结果验证了工程菌M5的基因工程改造是成功的,有希望成为发酵生产L-苹果酸的新菌种。     

谷氨酸棒杆菌产L-色氨酸重组菌株的构建

在芳香族氨基酸合成途径中,由分支酸产生两个分支:一方面,在邻氨基苯甲酸异构酶(ANS)、邻氨基苯甲酸磷酸核糖转移酶(PRT)和色氨酸合成酶(TS)的催化下合成色氨酸;另一方面,分支酸在分支酸变位酶(CM)的催化下生成预苯酸(PPA),由预苯酸又产生两个分支,最后生成酪氨酸或苯丙氨酸。在该途径中,3-脱氧-D-阿拉伯庚酮糖酸-7磷酸合成酶(DS)是关键酶。以谷氨酸棒杆菌SPT9(Phe-、Tyr-、4-FPr、6-FTr)为出发菌株,通过同源重组敲除分支酸变位酶基因csm获得菌株SPT9?csm。将编码DS、ANS和PRT、TS的基因aroⅡ、trpEGD及ts在SPT9?csm中分别过量表达和串联过量表达,获得一系列重组菌:SPT9?csm-XK99E-aroⅡ-trpEGD、SPT9?csm-XK99E-ts、SPT9?csm-XK99E-cspB-ts、SPT9?csm-mob2-ts和SPT9?csm-mob2-ts-aroⅡ-trpEGD。这五株菌摇瓶发酵72 h后,色氨酸产量相对于出发菌株SPT9分别提高了21.4%、57.1%、100%、121.4%和178.6%。通过实时荧光定量PCR检测表明,ts、aroⅡ和trpEGD基因在重组菌SPT9?csm-mob2-ts-aroⅡ-trpEGD中的表达量是它们在菌株SPT9中的9.2倍、13.0倍以及10.6倍。     

L-色氨酸产生菌TQ2223的途径分析

应用途径分析方法分析了在稳态时谷氨酸棒杆菌TQ2223菌株由葡萄糖发酵生产L 色氨酸的途径,确定了L 色氨酸合成的最佳途径及其代谢流分布和最大理论产率.通过刺激所选途径的酶活来提高L 色氨酸产率,结果表明,经NH4+调节后,代谢途径流量发生显著变化,可以使色氨酸的代谢流从6提高到8.8.     

搅拌对谷氨酸棒杆菌絮凝的影响

谷氨酸棒杆菌等电点为4.2,当等电母液pH在3.2左右时,菌体zeta电势为正值,添加絮凝剂聚丙烯酸钠能有效使分散的细胞聚集成絮凝体。以菌体、COD及蛋白质去除率为指标,借助Mastersize 2000测定絮凝体粒度分布,考察了搅拌速率和搅拌时间对絮凝的影响。结果表明,在搅拌转速为400 r/min,搅拌时间为50 s时,絮凝效果最好,菌体、蛋白质、COD去除率分别达到99%、75%、55%以上,絮凝体粒径达到491μm,C.V.值为53.52%。搅拌速率和搅拌时间在很大程度上影响絮凝效果和絮凝体大小,控制搅拌速率和搅拌时间可以优化絮凝效果和优选絮凝体大小,增强絮凝后的沉降过滤。     

一种谷氨酸棒杆菌基因无痕敲除载体的构建及应用

以谷氨酸棒杆菌（Corynebacteriumglutamicum）23604编码赖氨酸胞内转运蛋白基因lysP为敲除对象,利用重叠PCR技术将 lysP基因的上下游同源臂融合,并构建了由木糖启动子Pxyl和毒素蛋白基因mazF组成的筛选盒,同时无缝克隆连接至带有卡那霉素抗性基因的pTOPO载体中,经电转化及两次同源单交换筛选,实现lysP基因的无痕敲除。 结果表明,经过卡那霉素抗性筛选、木糖二次筛选及基因组PCR鉴定后,成功获得lysP基因缺失菌株C.glutamicum23604ΔlysP;发酵后C.glutamicum23604ΔlysP赖氨酸产量较对照菌株产量提高了10.8%。该实验以大肠杆菌毒素蛋白基因mazF作为反向筛选标记的敲除载体,实现谷氨酸棒杆菌lysP的高效敲除; lysP基因的敲除使得赖氨酸不能进入胞内而在胞外积累,从而达到增产赖氨酸的目的。     

谷氨酸棒杆菌生产L赖氨酸的培养优化和产酸特性研究

在5L发酵罐中利用优化培养基进行了谷氨酸棒杆菌连续培养生产L-赖氨酸的研究。相同发酵条件下,优化培养基和原始培养基中的菌种生物量分别达到8.0g/L和9.3g/L,最快生长速率分别为0.53g/L/h和0.72g/L/h。发酵48h后,优化培养基中的L-赖氨酸浓度、产酸总量和糖酸转化率分别为20.8g/100mL、588.2g和0.713g酸/g糖,和原始培养基相比分别提高了6.1%、2.3%和12.2%。优化培养基显著降低了L-赖氨酸生产的原料消耗,提高了生产效率。      

基于低拷贝质粒的高产紫色杆菌素谷氨酸棒杆菌的构建和发酵

该研究以公认安全(Generally Recognized as Safe,GRAS)的谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)为宿主,构建高产紫色杆菌素的重组菌株。利用谷氨酸棒杆菌天然大质粒pTET3的复制与分配元件,构建了低拷贝质粒pOK12CG1,该质粒在谷氨酸棒杆菌中的拷贝数约为6拷贝/基因组,且与谷氨酸棒杆菌常用质粒pEC-XK99E和pXMJ19兼容。以低拷贝质粒pOK12CG1为骨架构建了携带紫色杆菌素合成操纵子(vioABCDE)的质粒pCGvio,并分别以谷氨酸棒杆菌标准株ATCC 13032和插入序列(Insertion Sequence,IS)元件删除株为宿主,构建了7株合成紫色杆菌素的重组菌株。通过初步筛选,发现基于低拷贝质粒的重组菌株ATCC13032/p CGvio,其紫色杆菌素产量(508.24 mg/L)高于基于中高拷贝质粒的重组菌株ATCC 13032/pECvio(376.16 mg/L),而基于低拷贝质粒的IS元件删除重组菌株ISDM023/pCGvio紫色杆菌素产量达到了610.13mg/L。进一步采用正交实验设计对重...     

基因组改组快速提高谷氨酸棒杆菌L-鸟氨酸产量

以谷氨酸棒杆菌ATCC13032为出发菌,应用基因组改组技术快速提高L-鸟氨酸产量。经过紫外线、亚硝基胍和甲基磺酸乙酯分别诱变处理,获得6株产量有所提高的突变株,以此构建用于基因组改组的候选菌库。考察培养基成分对原生质体再生率的影响。经过两轮的灭活原生质体递推式融合,以磺胺胍和氟化钠为双抗性筛选标记,共筛选出2株遗传性能稳定的改组菌株。其中改组菌株F2-6摇瓶发酵72h,积累L-鸟氨酸产量为2.99g/L,是出发菌株的13.6倍。结果表明基因组改组技术能够在短期内使谷氨酸棒杆菌的L-鸟氨酸产量得以提高。