3-磷酸甘油醛脱氢酶促进谷氨酸棒杆菌发酵生产L-精氨酸和L-鸟氨酸

在谷氨酸棒状杆菌( Corynebacterium glutamicum )SNK118中表达NADP +依赖型的3-磷酸甘油醛脱氢酶编码基因,提高胞内NADPH水平,以提高 L -精氨酸( L -Arginine)和 L -鸟氨酸(L-Ornithine)发酵产量。通过NCBI数据库检索,选取了3个不同来源的3-磷酸甘油醛脱氢酶编码基因。经测定酶活力,最终选择糖丁基梭菌( Clostridium saccharobutylicum) DSM13864来源的NADP +依赖型的3-磷酸甘油醛脱氢酶基因( CsgapC )。构建了产 L -精氨酸的重组菌SNK118/pXMJ19- CsgapC,当摇瓶发酵70 h时产 L -精氨酸11.55 g/L,糖酸转化率0.13 g/g,与对照菌SNK118/pXMJ19相比,精氨酸产量和糖酸转化率分别提高了26%和10.2%。在 L -鸟氨酸生产菌株SNK118Δ argF Δ argR 中重组表达 CsgapC,重组菌SNK118Δ argF Δ argR /pXMJ19- CsgapC 摇瓶发酵70 h产 L -鸟氨酸27.76 g/L,糖酸转化率0.274 g/g,与对照菌SNK118Δ argF Δ argR /pXMJ19相比, L -鸟氨酸产量和糖酸转化率分别提高了20.1%和15.6%。结果表明,异源表达 CsgapC 有助于提高谷氨酸棒杆菌发酵生产 L -精氨酸和 L -鸟氨酸的水平。

谷氨酸棒状杆菌CRISPR-Cpf1和Cre/loxP基因敲除技术的比较

【背景】谷氨酸棒状杆菌的基因敲除系统较为匮乏且效率不高,难以对其进行代谢工程改造,不利于高性能工业菌株的构建及规模生产。【目的】分别采用CRISPR-Cpf1和Cre/loxP基因敲除系统对谷氨酸棒状杆菌ATCC13032(CorynebacteriumglutamicumATCC13032)基因组上的argR和argF基因进行敲除,比较两种敲除方法的优缺点,为合理选择敲除系统提供依据。【方法】特异性重组的Cre/loxP敲除系统是首先利用同源重组将基因组上的靶基因替换为两端带有重组位点loxP的kanR片段,然后由重组酶Cre识别loxP位点并发生重组反应,从而去除替换到基因组上的kanR片段,进一步利用质粒的温敏特性将其消除,从而实现靶基因的敲除。CRISPR-Cpf1敲除系统是利用Cpf1对pre-crRNA进行加工,形成的成熟crRNA引导Cpf1识别和结合到靶DNA的特定序列上并切割双链DNA分子,通过同源重组作用去除靶基因,基于质粒自身的温敏特性将其消除,从而完成基因敲除的整个过程。【结果】Cre/lox P系统可在8N+2 d内完成N轮迭代基因敲除,而CRISPR-Cpf1系统可在5N+2d内完成N轮迭代基因无痕敲除,理论上还可以一次对多个靶位点进行编辑,效率更高,但存在同源重组效率较低、假阳性率高等缺点。【结论】与Cre/loxP系统相比,CRISPR-Cpf1辅助的同源重组基因敲除方法可省时、省力地实现基因的无痕敲除,理论上还可实现多个基因的同时敲除、总体效率更高,然而编辑效率还有提高的空间。