利用可重复使用的URA3标记基因建立热带假丝酵母基因敲除系统

热带假丝酵母(Candida tropicalis)在发酵工业中具有重要的应用潜力,但二倍体遗传结构和较低的遗传转化效率限制了其代谢工程育种技术的应用。建立可靠的遗传转化技术并高效的删除目的基因是代谢工程改造热带假丝酵母的重要前提。文章以C.tropicalis ATCC 20336为出发菌株,通过化学诱变筛选获得了尿嘧啶缺陷型突变株C.tropicalis XZX(ura3/ura3)。以丙酮酸脱羧酶(Pyruvate decarboxylase,PDC)基因作为靶基因构建了两端包含同源臂并在选择性标记C.tropicalis URA3(Orotidine-5′-phosphate decarboxylase,乳清酸核苷-5-磷酸脱羧酶)基因两侧同向插入源于沙门氏菌(Salmonella typhimurium)的hisG序列的基因敲除盒PDC1-hisG-URA3-hisGPDC1(PHUHP),并转化宿主菌株C.tropicalis XZX,筛选获得PHUHP片段正确整合到染色体的PDC基因位点的转化子XZX02。在此基础上,将转化子XZX02涂布于5-FOA(5-氟乳清酸)选择培养基上,筛选得到URA3基因从PHUHP片段中丢失的营养缺陷型菌株XZX03。进一步构建了第2个PDC等位基因的删除表达盒PDCmURA3-PDCm,并转化C.tropicalis XZX03菌株,获得转化子C.tropicalis XZX04。经PCR和DNA测序确认转化子C.tropicalis XZX04细胞染色体上的两个PDC等位基因被成功敲除。文章建立了一种营养缺陷型标记可重复使用的热带假丝酵母遗传转化技术,利用该技术成功敲除了细胞的PDC基因,为进一步利用代谢工程改造热带假丝酵母奠定了基础。

农杆菌介导法构建里氏木霉ura3基因突变体的研究

构建了ura3缺失基因载体pEMT-△ura3,采用农杆菌介导法转化里氏木霉QM9414,在含尿嘧啶核苷(1.87 mg.mL-1)和五氟乳氰酸(5-FOA,5 mg.mL-1)的筛选培养基上筛选转化子,经表型验证和PCR检测,获得ura3基因缺失突变体1株,ura3基因的同源重组率为16.6%。采用农杆菌介导法将黑曲霉的pyrA基因导入ura3基因缺失突变体中,使其回复野生型表型,从而建立了以pyrA基因作为筛选标记的里氏木霉受体菌株。

解脂耶氏酵母URA3基因的敲除

构建了营养缺陷型解脂耶氏酵母菌株,使之用于遗传标记和高产香味物质γ-癸内酯。作者利用基因同源重组的方法敲除掉尿嘧啶合成酶关键基因URA3基因,用尿嘧啶营养缺陷型培养基(SD-URA)添加一定浓度的5-氟乳清酸(5-FOA)和尿嘧啶筛选获得转化子。实验表明:尿嘧啶营养缺陷型菌株在含有5-FOA和尿嘧啶的培养基上生长而野生型菌株不生长,从而建立了一种快速获得营养缺陷型解脂耶氏菌株的方法。

热带假丝酵母肉毒碱乙酰基转移酶基因的删除及功能鉴定

缺乏高效基因删除技术是限制热带假丝酵母菌株代谢工程育种的重要因素。论文发展了一种新型的基因删除技术并利用该技术成功删除了肉毒碱乙酰基转移酶的两个等位基因。首先PCR扩增标记基因(URA3)的3'端324 bp序列作为基因删除辅助序列(gda序列),同向插入到URA3基因的5'端,在此基础上构建两端含有CAT基因同源臂序列的基因删除突变盒,转化宿主菌XZX,获得CAT基因单拷贝和双拷贝敲除的突变株。PCR鉴定和DNA测序结果表明,获得的URA3基因弹出后的突变株,仅在基因组重组位点上残留一个gda序列。进一步鉴定了突变株的生理性能,单拷贝敲除菌株CAT活性较亲本下降80%,但在葡萄糖或烷烃上的生长性能并不受显著影响。双拷贝缺失菌株CAT活性完全丧失,不能利用烷烃生长,同时在葡萄糖培养基中的生长受到显著影响,最终生物量达到7.56(OD600),仅为出发菌株的57.8%。

泡盛曲霉抗FOA突变株的筛选与转化

根据泡盛曲霉SG1菌株分生孢子的紫外线致死曲线,选择死亡率为85%～90%的诱变时间诱变分生孢子,然后将其涂布于含FOA(5-flourooroticacid)和尿嘧啶核苷的基本培养基上,选择抗FOA的突变株。经过纯化和回复突变检测后,获得了5株需要尿嘧啶或尿嘧啶核苷才能在基本培养基上生长的稳定突变株。进一步分析鉴定结果表明,这些突变株的URA3基因发生了突变。Northern杂交及RTPCR方法证明这些突变株中URA3基因突变均发生在转录水平上。选择突变株SA5作为受体菌,用含来自黑曲霉的野生型URA3基因的质粒转化该受体菌,结果获得了稳定的转化子。Southern杂交证明野生型URA3基因取代了突变株的ura3基因。

一种两步基因同源重组敲除酵母靶标蛋白基因的方法

目的:建立一种在代谢工程改造的毕赤酵母菌中高效敲除靶标蛋白基因的方法。方法:构建敲除载体,以粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)基因为靶基因,以尿嘧啶合成关键酶URA3基因为营养缺陷型筛选标记,第一步重组利用ura3正筛选获得敲除载体在酵母染色体中的定点整合,第二步通过5-氟乳清酸(5-FOA)筛选到表型为ura3-的克隆,ura3基因被剔除的同时,目的基因GM-CSF也随之丢失,实现第二次重组;利用基因组PCR和蛋白电泳进行鉴定。结果:通过两步基因同源重组,敲除了毕赤酵母GJK01的报告蛋白GM-CSF的编码基因388 bp,PCR结果显示该基因已完全丢失,SDS-PAGE分析无GM-CSF表达。结论:仅通过2周时间的筛选、鉴定,在毕赤酵母GJK01中敲除了报告蛋白GM-CSF的编码基因,突变菌株的阳性率达到50%,最终建立了以URA3为筛选标记的两步基因同源重组敲除目的基因的方法。

拟多形假丝酵母的双营养缺陷型工程化改造及鉴定

目的以拟多形假丝酵母菌（ATCC26012）为材料，构建遗传稳定性良好的尿嘧啶和亮氨酸双营养缺陷型工程化菌株。方法利用物化及基因工程等方法对拟多形假丝酵母菌株的染色体进行改造，将ura3基因和leu2基因进行定向诱变，以获得尿嘧啶和亮氨酸双营养缺陷型突变菌株，并对其进行生物学鉴定，包括菌株的遗传稳定性、基因序列及生理生化特征分析等。结果筛选得到尿嘧啶和亮氨酸双营养缺陷型突变菌株，鉴定结果显示该菌株遗传稳定性良好，标志基因均发生定向改变，生理生化结果显示该菌株能利用多种碳源和氮源，且生长状况良好。结论拟多形假丝酵母的双营养缺陷型工程化改造为进一步研究该菌株的遗传学奠定了基础，为多价蛋白组成类病毒颗粒的外源表达提供了工程化宿主。进而，为复杂疫苗抗原的重组表达和功能研究提供了技术手段。