[所屬分類:行業(yè)動態(tài)] [發(fā)布時間:2023-10-7] [發(fā)布人:邵玉倩] [閱讀次數(shù):] [返回]

山大團隊發(fā)表人工多倍體大腸桿菌創(chuàng)建新進展
來源：山東大學
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
近日，微生物技術(shù)國家重點實驗室梁泉峰/祁慶生團隊在Advanced Science上發(fā)表題為“Creating Polyploid Escherichia coli and its Application in Efficient L-threonine Production”的研究論文。梁泉峰教授和祁慶生教授為論文通訊作者，微生物技術(shù)國家重點實驗室博士研究生王蘇蒙為論文第一作者。
基因組的拷貝數(shù)問題是生命科學領(lǐng)域的基礎(chǔ)問題體系之一。合成生物學的最終目標是創(chuàng)造新的生命體系，而設(shè)計高效的微生物細胞工廠用于高附加值的生產(chǎn)是目前合成生物學的研究重點。細胞由于染色體數(shù)量的增加，其遺傳多樣性大大增強，提高了細胞對環(huán)境壓力的抵抗能力。自然界中多倍體常見于真核生物中，并且構(gòu)建人工細胞實際應(yīng)用潛力也是未知的。本研究的目的是設(shè)計構(gòu)建新的原核生物人工多倍體細胞并將其應(yīng)用到生物化學品的生產(chǎn)。
本研究通過精細調(diào)控細胞的分裂，設(shè)計創(chuàng)建新的多倍體大腸桿菌（包含2-4條染色體）。ftsZ是控制細胞分裂的主要基因。ftsZ不表達可以阻止細胞分裂，同時仍然允許正在進行的基因組復(fù)制完成。然而，長時間抑制分裂會導(dǎo)致細胞周期終止而死亡。相反，過高ftsZ表達使細胞快速分裂而形成小細胞。因此，我們通過構(gòu)建不同表達強度“CmR-終止子-啟動子-RBS” 元件盒，并插入染色體ftsZ基因前精細調(diào)控ftsZ的表達水平，最終成功創(chuàng)建了含有2-4條染色體的多倍體大腸桿菌。
該多倍體大腸桿菌的染色體高度穩(wěn)定，表型發(fā)生改變，細胞生長在豐富培養(yǎng)基上具有明顯優(yōu)勢，而且多倍體細胞具有較強的耐酸和乙酸鹽耐受性。氨基酸代謝、能量代謝、中心碳代謝等途徑基因顯著上調(diào)。進一步將該多倍體應(yīng)用于蘇氨酸的高效生產(chǎn)中，使工程菌的蘇氨酸的產(chǎn)量達到了目前為止報道的最高產(chǎn)量160.3g/L。
本研究創(chuàng)建的多倍體大腸桿菌為構(gòu)建強健高效的細胞工廠底盤細胞，以及探索原核生物進化及染色體功能提供了新的策略和素材。
本研究工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃等科研項目的資助。山東大學生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺為本工作提供了重要支持。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202302417
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