丝氨酸吸收系统多基因敲除对大肠杆菌产L-丝氨酸的影响

sst T、cyc A、sda C和tdc C是大肠杆菌L-丝氨酸的四个吸收基因,本文在前期吸收基因单基因敲除菌的基础上,系统研究了四个吸收基因不同组合敲除对菌株生长及L-丝氨酸生产的影响。摇瓶发酵结果表明,在11个多基因敲除突变菌中,sst T·sda C双基因敲除菌,sst T·sda C·tdc C和sst T·cyc A·sda C三基因敲除菌的L-丝氨酸产量与对照相比有明显提升,分别达到271.11、312.58和322.57 mg/L;sst T·cyc A·sda C·tdc C四基因敲除菌的L-丝氨酸产量最高,达到了450.58 mg/L,是对照菌的6倍。在菌株生长方面,双基因敲除菌和三基因敲除菌的生长量优于对照菌或者与对照菌相近,而四基因敲除菌的生长量与对照菌相比则下降了28%。      

色氨酸转运系统改造对大肠杆菌产L-色氨酸的影响

近年来,转运系统改造已经成为氨基酸菌株菌种改良的重要手段。本研究以工业生产菌Escherichia coli MT-01/p Trp-01为出发菌株,首先利用Red重组技术,在菌株MT-01/p Trp-01基因组上敲除了色氨酸吸收基因mtr,发酵结果表明,敲除敲除突变菌的L-色氨酸产量达到35.87 g/L,与出发菌株E.coli MT-01/p Trp-01相比提高了32%;在此基础上,进一步考察了三种不同启动子（Pr,Ptac,Pser A）控制下L-色氨酸分泌基因ydd G的差异表达对菌体生长及菌株产L-色氨酸的影响。结果表明,当采用组成型启动子tac时,ydd G基因的过表达菌株L-色氨酸的产量为41.01 g/L,比mtr敲除菌株E.coli MT-11/p Trp-01的产量提高了14.3%,当采用温度诱导型启动子Pr调控ydd G基因表达时,L-色氨酸的产量与mtr敲除菌株E.coli MT-11/p Trp-01的产量相比提高了9.3%,L-色氨酸的产量达到了39.22 g/L;而采用基因ser A的天然启动子调控ydd G表达时,菌体的生长受到了明显抑制,L-色氨酸产量仅有27.1 g/L的色氨酸。综上,大肠杆菌基因mtr的敲除和基因ydd G的过表达均可以有效提高工程菌株生产色氨酸的能力。      

转运系统集成改造提升大肠杆菌胞外蛋氨酸积累

通过构建大肠杆菌(Escherichia coli)W3110 MetD吸收系统编码基因metI、metN、metQ单个缺损菌株,获得胞外蛋氨酸吸收速率最小菌株;游离及染色体整合表达YjeH和YeaS分泌系统编码基因yjeH和yeaS,研究增强蛋氨酸分泌与弱化蛋氨酸吸收集成改造策略对菌体胞外蛋氨酸积累和生物量的影响,为理性构建蛋氨酸高产菌株提供可行策略。实验结果表明,基因metI的缺损对胞外蛋氨酸的吸收影响最大,吸收速率降低了16.7%;游离表达基因yjeH和yeaS,胞外蛋氨酸开始积累,胞外蛋氨酸最大积累量为0.21 g/L和0.18 g/L;染色体整合表达基因yjeH和yeaS,胞外蛋氨酸的最大积累量为0.48 g/L和0.25 g/L,与游离表达相比提高了128%和38.9%。增强蛋氨酸分泌与弱化蛋氨酸吸收集成改造策略对于促进胞外蛋氨酸的积累效果显著,可以作为理性构建蛋氨酸高产菌株的策略。     

glmU基因单功能敲除对大肠杆菌生产氨基葡萄糖的影响

大肠杆菌中的glmU是葡糖胺-1-磷酸尿苷酰转移酶/葡糖胺-1-磷酸乙酰转移酶双功能基因。 同源单交换方法敲除大肠杆菌 中葡糖胺-1-磷酸乙酰转移酶单结构域基因glmU, 即利用重叠PCR将葡糖胺-1-磷酸尿苷酰转移酶结构域内603 bp序列与抗性基因 ampR连接,经过末端单酶切（HindⅢ）后电转化至大肠杆菌（E. coli）BL21感受态细胞中,经同源臂单交换,将抗性基因ampR整合至 glmU基因内部,实现该结构域功能失活的同时,保留葡糖胺-1-磷酸尿苷酰转移酶功能域活性。 通过发酵实验分析glmU单结构域缺 失在大肠杆菌中对氨基葡萄糖生产的影响。 结果表明,发酵20 h后重组菌的氨基葡萄糖产量为1 049.6 mg/L,为原始菌E. coli BL21氨 基葡萄糖产量103.34 mg/L的10.2倍。 表明glmU是影响大肠杆菌产生氨基葡萄糖的关键基因,敲除glmU基因可增加氨基葡萄糖积累。     

ptsG/mglB双基因敲除对大肠杆菌发酵混合糖产L-乳酸的影响

为增强大肠杆菌（Escherichia coli）JH16利用混合糖产L-乳酸的能力,通过Red同源重组技术敲除葡萄糖转运酶基因ptsG和半乳糖转运基因mglB,构建重组菌E. coli JH2705。结果表明,以8%混合糖（5.6%葡萄糖和2.4%木糖）为碳源,ptsG/mglB双基因缺陷重组菌E. coli JH2705同时可利用葡萄糖和木糖,大幅减小葡萄糖效应带来的不利影响,其木糖利用速率为0.60 g/（L·h）,L-乳酸生产强度为1.27 g/（L·h）,较出发菌株E. coli JH16分别提高50%和79.1%,E. coli JH2705的糖酸转化率高达70%,为利用木质纤维素等可再生原料高效生产L-乳酸提供技术参考。     

代谢工程改造大肠杆菌生产L-丝氨酸

L-丝氨酸是一种具有重要生理学功能的中性氨基酸,广泛应用在食品、化妆品和医药等领域.为构建L-丝氨酸的生产菌株,对Escherichia coli MG1655进行了系统的代谢工程改造.采用的方法策略包括减弱L-丝氨酸的降解,增强L-丝氨酸合成酶类的表达以及转运系统的改造.特别是利用启动子Ptrp调控丝氨酸羟甲基转移酶...     

大肠杆菌cdd和thrA基因的敲除及其对胞苷积累量的影响

以大肠杆菌AU39作为出发菌株,通过基因工程手段对其进行改造,旨在提高胞苷产量。首先,通过Red重组系统敲除了大肠杆菌AU39基因组上的胞苷脱氨酶基因cdd,阻断了胞苷的分解代谢;敲除了E．coliAU39（Acrid）基因组上的高丝氨酸脱氢酶基因thrA,阻断天冬氨酸向高丝氨酸的代谢途径。然后,分别对不同基因缺失菌株进行培养发酵,与出发菌株E．coliAU39相比,两株突变株都有不同程度的胞苷积累,E．coliAU39（Acdd）与E．coliAU39（AcddAthrA）的胞苷产量提高了1．25倍与1．6倍,而尿苷产量均相对有所降低。     

ldhA基因敲除对Corynebacterium glutamicum TCCC11822发酵生产L-谷氨酸的影响

针对L-谷氨酸发酵过程中乳酸产量偏高的问题,以L-谷氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)TCCC11822为出发菌株,通过构建敲除质粒pK18mobsacB△ldh并采用同源重组技术敲除其乳酸脱氢酶编码基因ldhA,以期达到减少副产物、提高L-谷氨酸产量和转化率的目的。结果表明,与出发菌株相比ldhA基因敲除株的乳酸合成量降低了85.6%,L-谷氨酸的产量和转化率分别提高7.6%和5.5%,但生物量略有下降。本研究可为L-谷氨酸及其他氨基酸生产菌株的理性改造提供参考。     

1dhA基因敲除对Corynebacterium glutamicum TCCC11822 发酵生产L-谷氨酸的影响

针对L-谷氨酸发酵过程中乳酸产量偏高的问题,以L-谷氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌（Corynebactenum glutamicum） TCCC 11822为出发菌株,通过构建敲除质粒pK18mobsacB△1dh并采用同源重组技术敲除其乳酸脱氢酶编码基因1dhA,以期达到减少副产物、提高L-谷氨酸产量和转化率的目的.结果表明,与出发菌株相比1dhA基因敲除株的乳酸合成量降低了85.6％,L-谷氨酸的产量和转化率分别提高7.6％和5.5％,但生物量略有下降.本研究可为L-谷氨酸及其他氨基酸生产菌株的理性改造提供参考.     

大肠杆菌转运蛋白SstT和RhtC的改造对L-苏氨酸产量的影响

L-苏氨酸是一种必需氨基酸,广泛应用于食品、医药和饲料等领域。有报道表明降低胞内L-苏氨酸浓度,解除其对合成途径酶的反馈作用,有利于提高L-苏氨酸产量,因此,本实验利用Red重组技术和基因过表达技术,以L-苏氨酸生产菌Escherichia coli TRFC为出发菌株,成功构建了TRFCΔsstT和TRFCΔsstT+pSTV28-rhtC。摇瓶发酵结果显示,与原菌相比,TRFCΔsstT的L-苏氨酸产量较原菌提高了4.00%,TRFCΔsstT+pSTV28-rhtC的L-苏氨酸产量较TRFCΔsstT+pSTV28提高了18.16%。此外,经检测发现重组菌株胞内L-苏氨酸浓度均低于原菌。最后进行了TRFCΔsstT+pSTV28-rhtC的5 L分批补料发酵实验,其L-苏氨酸产量及糖酸转化率分别较原菌提高了15.33%和16.14%。综上所述,通过改造L-苏氨酸转运系统的SstT和RhtC蛋白,能有效地增强细胞内L-苏氨酸外排能力,降低细胞内L-苏氨酸的浓度,进而有利于L-苏氨酸产量的提高。     

大肠杆菌araE基因对典型苯丙素类化合物转运过程的影响

为了研究阿拉伯糖转运蛋白对大肠杆菌转运典型苯丙类素化合物的能力,采用基因过量表达和基因沉默技术,实现对蛋白质表达量进行控制,从而研究Ara E对苯丙类素化合物的转运过程机制。同时,用定量PCR技术在转录水平考察并验证了ara E基因的过量表达水平和基因抑制程度。通过测定菌体的生长动力学参数,衡量菌体对典型苯丙素类化合物的转运能力。结果表明,大肠杆菌ara E基因只参与了大肠杆菌对白藜芦醇的转运,对其他种类的苯丙素类化合物作用不明显。     

大肠杆菌PTSNtr相关基因缺失对苏氨酸合成的影响

大肠杆菌的氮磷酸转移酶系统（nitrogen phosphotransferase system,PTSNtr）在其工作过程中会消耗L-苏氨酸合成的前体物质磷酸烯醇式丙酮酸,敲除相关基因或可影响苏氨酸合成。作者利用CRISPR-Cas9系统,分别敲除PTSNtr相关基因ptsP、ptsO和ptsN,构建得到突变株MZ001、MZ002和MZ003。通过对出发菌株和突变菌株测定生长曲线,发现ptsP、ptsO和ptsN的单缺失使菌株培养前期生长迟缓,迟滞期延长,后期快速生长,稳定期生物量积累大于出发菌株。之后在出发菌株和突变菌株中引入含有苏氨酸合成的3个关键酶编码基因thrA*、thrB和thrC以及苏氨酸转运蛋白编码基因rhtC的表达质粒。对比菌株MG1655/pFW01-thrA*BC-rhtC,菌株MZ001/pFW01-thrA*BC-rhtC、MZ002/pFW01-thrA*BC-rhtC和MZ003/pFW01-thrA*BC-rhtC苏氨酸的产量有明显提高,分别为3.805、1.722、3.091 g/L。本研究表明,大肠杆菌的PTSNtr相关基因的敲除对提高其L-苏氨酸的合成能力有促进作用。     

谷氨酸棒杆菌苏氨酸脱氨酶基因敲除及对L-亮氨酸发酵的影响

L-异亮氨酸是L-亮氨酸发酵的主要副产物,L-异亮氨酸的积累对L-亮氨酸的发酵及提取均产生不利影响。采用基因重组技术敲除L-亮氨酸产生菌-谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)TGL8207的苏氨酸脱氨酶基因ilvA,构建了ilvA缺失株谷氨酸棒杆菌(C.glutamicum)TGL8207 ilvA。发酵结果显示:ilvA基因缺失对TGL8207 ilvA的生长影响很小。与供试菌比较,TGL8207 ilvA的L-亮氨酸产量和糖酸转化率分别提高了8.4%和1.9%。     

酶法产L-丙氨酰-L-谷氨酰胺重组大肠杆菌pepD/pepN基因的敲除及其发酵优化

L-丙氨酰-L-谷氨酰胺(L-alanyl-L-glutamine,L-Ala-L-Gln),是目前国内外公认的L-谷氨酰胺载体,在临床医学和营养学等领域有广泛应用。为了减少丙谷二肽在生物酶法生产过程中菌体对其降解,利用λRed同源重组系统,敲除大肠杆菌中肽酶D和氨肽酶对应的编码基因。与野生型菌株相比,双敲除突变菌株的全细胞酶活提高了0.29倍。对该菌株进行摇瓶发酵优化,得到最优培养基为(g/L):葡萄糖12、酵母提取物10、胰蛋白胨10、(NH_4)_2SO_4 1、KH_2PO_4 3、K_2HPO_4 1、MgSO_4 0.2;最优发酵温度为27℃;最佳反应条件为:Gln 200 mmol/L、Ala-Ome·HCl 200 mmol/L,反应p H 8.5,反应温度25℃。在最优条件下发酵36 h,丙谷二肽产量达到了14.51g/L反应液,是优化前的4.74倍。     

调整葡萄糖转运系统提高大肠杆菌L-苏氨酸产量

葡萄糖的有效利用是提高大肠杆菌合成L-苏氨酸能力的关键,作者通过优化葡萄糖转运来提高大肠杆菌L-苏氨酸合成能力。利用CRISPR基因编辑技术在大肠杆菌TWF001中分别敲除了PTS系统关键基因ptsH和ptsG,并在30 g/L葡萄糖质量浓度下进行了摇瓶发酵。与对照菌株TWF001相比,TWF001ΔptsH和TWF001ΔptsG合成L-苏氨酸能力均有明显改善;TWF001ΔptsH L-苏氨酸产量提升38.02%。在TWF001ΔptsH基因组上用trc启动子过表达galP基因,构建了TWF001ΔptsH,Ptrc：：PgalP。对3株突变菌在40、50、60 g/L葡萄糖质量浓度下进行了摇瓶发酵;36 h后TWF001ΔptsH,Ptrc：：PgalP在40 g/L葡萄糖质量浓度时,L-苏氨酸产量达到26.16 g/L,糖酸转化率为0.65 g/g,L-苏氨酸产量提升幅度达42.12%。研究结果说明优化葡萄糖转运可以有效提高大肠杆菌L-苏氨酸合成能力。     

L-2-氨基丁酸大肠杆菌生产菌株的构建

L-2-氨基丁酸作为新型药物的关键手性前体,在化工和制药行业应用广泛。该文以1株生产L-苏氨酸的大肠杆菌(Escherichia coli) THRD为出发菌株,逐步延伸代谢途径,构建了L-2-氨基丁酸高产菌株。首先,分别把苏氨酸脱水酶编码基因ilv A2和ilv A4在THRD中过表达,菌株THRD/p Trc99a-ilv A2在5 L发酵罐中分批补料发酵,2-酮基丁酸积累量达到18 g/L。然后,分别与ilv A2串联表达酪氨酸转氨酶、谷氨酸脱氢酶和亮氨酸脱氢酶编码基因tyr B、gdh和bcdBS,将L-2-酮基丁酸转化为L-2-氨基丁酸,菌株THRD/p Trc99a-bcdBS-ilv A2的L-2-氨基丁酸产量达到19 g/L。最后,研究了阻断L-苏氨酸输出途径对发酵的影响,菌株THRDΔrht C/p Trc99a-bcdBS-ilv A2的L-2-氨基丁酸产量提升至22 g/L。因此,通过代谢途径延伸可以有效地将L-苏氨酸生产菌株转变为L-2-氨基丁酸生产菌株。该研究为L-2-氨基丁酸高产菌株的构建奠定了基础,且对其他延伸代谢途径获得新产品的代谢工程研究提供了参考。     

TPK3基因敲除对酿酒酵母耐受性的影响

酿酒酵母是乙醇发酵时常用的微生物,在发酵过程中会受到高温、乙醇、渗透压、乙酸等胁迫环境的影响.为增强酵母对胁迫环境的耐受,该试验以AY12a为出发菌株,利用胞内同源重组,敲除编码蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)催化亚基的TPK3基因,构建TPK3基因敲除菌株AY12a-2.利用敲除TPK3基因的分...     

LEU2基因敲除对工业啤酒酵母高级醇生成量的影响

通过敲除啤酒酵母中β-丙基苹果酸脱氢酶基因(LEU2),研究该基因对工业啤酒酵母高级醇特别是异戊醇生成量的影响.通过醋酸锂一步转化法,将一段两端具有LEU2摹因序列同源区,中间为遗传霉素(G418)抗性基因的DNA片段转入酵母细胞中,与LEU2基因的ORF(open reading flames)进行同源重组,利用遗传霉素抗性进行筛选.将突变株与出发菌株进行发酵实验,测定其发酵性能和高级醇的生成量.筛选获得了LEU2摹因突变的工业啤酒酵母.在支链氨基酸含量较低的培养基中进行发酵测定,突变株发酵液中高级醇含量比出发菌株降低了9.97%,其中异戊醇的含量降低了11.82%,而酒精度、发酵速度等发酵性能没有明显变化.LEU2基因敲除可降低工业啤酒酵母在支链氨基酸含量较低的培养基中高级醇特别是异戊醇的生成量.     

丝氨酸对葡萄酒酿造过程中酿酒酵母产H2S的形成研究

为探究丝氨酸对葡萄酒酿造过程中酿酒酵母产H2S的影响,以自主筛选的本土酿酒酵母32y12为研究对象,分别在正常氮源（300 mg N/L）和低浓度氮源（150 mg N/L）条件下,比较了外源丝氨酸的添加对酿酒酵母32y12发酵过程中产H2S的影响。结果显示,相对于正常氮源水平,低氮条件下外源添加140.8 mg/L（5倍）和281.5 mg/L（10倍）丝氨酸时,H2S释放量显著增加,分别达到573.1 μL/L和798.6 μL/L。为了进一步研究酵母自身丝氨酸合成对H2S产生的影响,借助Cre-Loxp系统敲除了丝氨酸合成关键基因SER33,结果发现在不同氮源水平下,基因SER33的敲除均显著降低H2S产量（P＜0.05）,并且外源添加不同浓度丝氨酸也并不会显著增加基因SER33敲除菌株的H2S释放量（P＞0.05）。该结果为工业生产中针对低氮葡萄原料选择发酵助剂提供了理论支持。     

乳酸菌基因敲除技术的研究进展

乳酸菌是革兰氏阳性菌,广泛用于食品、医药、轻工业及饲料工业等行业。对乳酸菌进行遗传操作是调节、优化其代谢途径的基础。通过基因敲除技术改造乳酸菌基因组,可以判断基因组中未知基因所编码产物的功能,有目的、有选择地使乳酸菌生产有益的异源基因产物。基因敲除技术已成为当前乳酸菌分子生物学研究的热点。文中对几种乳酸菌基因敲除策略研究进展及影响敲除效率的因素进行了综述,分析存在的问题并初步探讨展望了乳酸菌敲除技术的未来发展趋势。