QscR基因的调控对菌株M.sp.SDM11产L-丝氨酸的影响

M.sp.SDM11是一株能以甲醇为唯一碳源生长的细菌,初步发酵检测发现能转化甘氨酸为L-丝氨酸。QscR基因产物是甲基营养菌中丝氨酸循环的一个转录调控关键因子,根据在GenBank中已报道的QscR基因序列(登录号:NC_012988.1)设计引物,以M.sp.SDM11的染色体DNA为模板,利用PCR扩增得到一大小为987 bp的QscR基因,将该基因克隆到广泛宿主载体pLAFR3上,在帮助质粒pRK2013的介导下,利用三亲本结合使其导入到菌株SDM11中构建重组菌株SDM12。对SDM12进一步研究发现,重组菌株中与L-丝氨酸合成相关的关键酶丝氨酸羟甲基还原酶(SHMT)的酶活比野生型菌株SDM11要低,约为野生型菌株的70%左右,另一个酶——羟基丙酮酸还原酶(HPR)的酶活力也只有野生型的75%。进一步将菌株进行产L-丝氨酸研究,结果表明,重组菌的产L-丝氨酸能力也明显降低,约为野生型菌株的67%左右。     

谷氨酸棒杆菌SYPS-062 L-丝氨酸脱水酶活性分析及其基因敲除对L-丝氨酸积累的影响

以谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum) SYPS-062基因组DNA为模板,扩增得到L-丝氨酸脱水酶(L-SerDH)的编码基因sdaA。将其克隆到表达载体pET-28a(+),并在E.coli BL21(DE3)中诱导表达,对纯化的L-SerDH进行了酶活测定,并与来自C.glutamicum ATCC13032的重组L-SerDH进行了比较,结果显示,两种不同菌株来源的重组L-SerDH降解L-丝氨酸的酶比活力差异并不显著。在此基础上敲除菌株SYPS-062 的sdaA基因,探讨该基因对C.glutamicum SYPS-062生长及产酸的影响。通过构建自杀型重组质粒pK18mobsacB-△sdaA,电击转入C.glutamicum SYPS-062中,以同源重组的方式获得了sdaA基因缺失突变株,并用PCR方法对突变株C.glutamicum SYPS-062△sdaA进行了验证。与出发菌株相比,突变菌株生长缓慢,单位菌体L-丝氨酸的产量(Y_P/X)提高了15.13%。     

甲基营养菌Methylobacterium sp.MB200中与L-丝氨酸耐受性相关基因的克隆与分析

甲基营养菌MB200,能利用非C-C键低碳化合物生长并合成L-丝氨酸,对L-丝氨酸耐受浓度低,提高其在静息细胞反应系统中对L-丝氨酸的耐受能力可更好的提高L-丝氨酸的产量.利用质粒转座子pTnMod-RKm'构建了甲基营养菌MB200的突变体库,往培养基中添加20 mg/mL L-丝氨酸对突变体库中的突变体进行平板筛选...     

甲基营养菌 Methylobacterium sp MB200 中crtI基因的克隆及表达

八氢番茄红素脱氢酶( CrtI)催化八氢番茄红素经过4次脱氢合成番茄红素,或者经过3次脱氢合成链孢红素,在类胡萝卜素的生物合成中发挥重要的作用.以甲基营养菌Methylobacterium sp MB200为原始菌株,首先采用转座子突变技术构建部分突变体库共11552株,筛选得到33株颜色发生变化的目的突变体,随后利用分子克隆技术从目的突变体中获得crtI基因的完整ORF,长为1539 bp,编码512个氨基酸.与来自M.populi BJ001、M.chloromethanicum CM4和M.extorquens AM1的crtI一致性均为93％.将crtI与载体pCM80连接得到重组质粒pCM80-crtI,导入原始菌株中得到重组菌MB200/pCM80-crtI.测定原始菌株与重组菌株的CrtI酶活,结果发现,重组菌株CrtI的酶活与原始菌株相比约提高了40％.实验结果为完善甲基营养菌中类胡萝卜素的生物合成代谢途径提供了理论参考.     

丝氨酸生产菌的筛选及静息细胞培养系统中L-丝氨酸的合成

从广西隆安县沼气池里的残渣中筛选到一株能以甲醇为唯一碳源生长的MB200菌株。根据常规形态特征、生理生化性状及16S rDNA基因序列分析将其鉴定为甲基杆菌属(M ethylobacteriumsp.)。其最佳生长条件为:温度32℃、pH值8.0、甲醇体积分数1.25%。建立了MB200生成L-丝氨酸的静息细胞培养系统。确定静息细胞培养的条件为:甘氨酸质量浓度为10 g.L-1,甲醇50 g.L-1,菌体质量浓度为30 g.L-1,pH8.9,于摇床250 r.m in-1,32℃静息培养48 h,L-丝氨酸产量为7.2 g.L-1。     

甲基营养菌Methylobacterium sp. MB200中部分一碳代谢相关基因的定位及mtdA和mtdB 基因的克隆研究

以甲基营养细菌Methylobacterium sp. MB200为出发菌株,首先利用质粒转座子(pTnMod-RKm’)构建了目的菌株MB200的部分突变体库,获得能够在双抗性MMII板上生长的突变体共11552株,然后在双抗性MMI板上复筛获得不能够利用甲醇的突变体333株(初步认为是一碳代谢途径被破坏的突变株),为一碳代谢相关基因的克隆研究奠定了基础。随后利用TAIL-PCR技术快速准确地从突变体库中定位了部分与一碳代谢相关的基因,并根据pTnMod-RKm’具有复制起始位点能够快速克隆插入位点侧翼序列的特性克隆到mtdA和mtdB基因的全序列并进行了初步分析。     

甲基营养菌MB200中mutS的缺失及高浓度甲醇和甲醛诱变

【背景】甲基营养菌(Methylobacterium)是一类能够以单碳或非C-C键低碳化合物(如甲烷、甲醇、甲醛等)为底物生长,并可生产多种代谢产物如氨基酸、工业酶和辅助因子、多羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHA)、多糖和类胡萝卜素等的革兰氏阴性细菌。【目的】通过突变甲基营养菌MB200的mutS基因,在胁迫条件下定向诱导,以获得可以耐受高浓度甲醇和甲醛的生产菌株。【方法】利用三亲本结合构建mutS基因缺失的高突变菌株MB200sTB,逐步提升培养液中甲醇、甲醛的浓度进行定向诱导突变,对获得的高耐受性突变株进行回补,分析菌株的生长情况。【结果】构建了mutS基因的缺失突变体MB200sTB,并且得到了高耐受甲醇和甲醛的菌株MB200sHBc和MB200sHBq。MB200sHBc与野生株MB200相比其甲醇耐受性得到了极显著的提高,甲醇耐受浓度从8g/L提升到44g/L,但生长量不受影响。MB200sHBq在以甲醛为0.45g/L的碳源条件下,生长量相较于野生型MB200提高了1.69倍。【结论】通过定向诱导缺失mutS基因的突变体,可获得具有生产应用潜力的...     

基因工程手段提高磷脂酰丝氨酸合成酶活性的研究

为了提高目的蛋白磷脂酰丝氨酸合成酶(PSS)的表达,使用rTaq酶从E coli K12总DNA中PCR扩增获得磷脂酰丝氨酸合成酶基因片段,将其重组于高效表达载体pET28b质粒,转入相应表达菌株进行表达,收集菌体超声破碎获得含PSS的粗酶液,使用两相反应体系进行生物转化,HPLC-ELSD手段进行酶活检测。结果显示,重组菌株中PSS的酶活力比对照有所提高,同时获得酶活力提高的突变基因pssE210G。将突变基因重组于更高效的表达载体pBAD-MCS,转入相应宿主菌株表达。结果显示E.coli TOP10(pBAD-MCS-pss)表达的酶活性明显优于E.coli BL21(pET28b-pss)中表达的酶活性。以上实验结果表明,将目的基因重组于高效表达质粒有助于提高酶活力;组合到不同的表达质粒,酶活提高程度不同;磷脂酰丝氨酸合成酶基因第73位氨基酸发生突变,对其酶结构和酶活力有直接的影响。     

一株新的产吡咯喹啉醌甲基营养菌全基因组测序和比较基因组学分析

【背景】由于甲基营养菌被发现的时间较短,而且可以生产吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone,PQQ)的甲基杆菌属细菌只有少数菌株的全基因组序列被公布,增加了该类细菌基因组学和生物代谢途径研究的难度。【目的】将本实验室筛选的PQQ生产菌经多种诱变方式处理,用于提高PQQ的发酵产量。对高产突变菌株进行全基因组解析,以探究甲基杆菌PQQ合成的分子机制,为后续分子育种提供序列背景信息。【方法】将野生型PQQ生产菌株进行紫外诱变、亚硝基胍诱变、甲基磺酸乙酯诱变、硫酸二乙酯诱变和紫外-氯化锂复合诱变。将突变菌株利用PromethION三代测序平台和MGISEQ-2000二代测序平台测序,然后进行组装和功能注释。组装得到的全基因组序列与模式菌株扭脱甲基杆菌AM1 (Methylobacterium extorquens AM1)进行比较基因组学分析。【结果】经11轮诱变获得一株突变菌株NI91,其PQQ产量为19.49 mg/L,相较原始菌株提高44.91%。突变菌株NI91的基因组由一个5 409 262 bp的染色体组成,共编码4 957个蛋白,与模式菌株M. extorquens AM1比较发现其PQQ合成过程中剪切加工相关的基因pqqF和pqqG缺失,但首次在甲基营养菌中发现与基因pqqF具有相似功能的基因pqqL,且基因pqqC/D的序列存在较大差异。【结论】为甲基营养类细菌甲基杆菌的功能基因组学研究及PQQ合成机理研究提供了基础数据支持,NI91与模式菌株M. extorquens AM1的比较基因组学分析为揭示PQQ合成的不同机理提供了分子基础。     

谷氨酸棒杆菌SYPS-062合成L-丝氨酸的代谢通量分析

以一株由自然界筛选获得的能够利用糖质原料直接产L-丝氨酸的谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum SYPS-062为研究对象,考察了一碳单元循环中的辅因子—叶酸和维生素B12对菌株生长、蔗糖消耗及L-丝氨酸生成的影响,同时对处于对数生长期的菌株进行了代谢流量分析。结果发现,添加扰动因子叶酸和维生素B12对磷酸戊糖途径(HMP)碳流影响较大,碳源主要用于细胞生长及合成能量,而流向目的产物L-丝氨酸的碳流减少。同时在添加维生素B12时,增大了G3P节点的L-丝氨酸合成途径的分流比,但造成三羧酸循环(TCA)的流量不足,需要大量回补,从而限制了产物合成速率的进一步提高。