大肠杆菌menA敲除对CoQ积累的影响研究北大核心CSCD

通过同源重组敲除大肠杆菌的men A基因,增加菌体Co Q合成量,用于构建Co Q高产菌株。以p KD4质粒为模板,PCR扩增kanr片段;在p KD46的辅助下,kanr片段转化大肠杆菌,利用抗生素筛选和PCR验证重组子;以紫外诱变菌为对照,发酵men A基因敲除菌株,分析Co Q种类和产量变化。成功获得men A基因敲除菌株,Co Q种类不变,产量增加约为38%。首次敲除men A基因,改良株Co Q产量得到提高,达到预期目标。     

肠出血性大肠杆菌Ⅲ型分泌系统ATP水解酶escN基因突变株的构建

目的:利用λ噬菌体的Red重组系统敲除肠出血性大肠杆菌O157∶H7的Ⅲ型分泌系统ATP水解酶Esc N,构建大肠杆菌esc N基因缺失突变株。方法:以O157∶H7为模板,PCR扩增目的基因两侧的同源臂序列,分别酶切连接于p UC19-kan质粒上,PCR获得中间嵌合卡那霉素抗性基因(带有FRT位点)的同源线性片段,利用质粒p KD46和p CP20介导的重组技术敲除esc N基因,并去除抗性标记;PCR及测序验证目的基因缺失后,测定缺失株及野生菌株的生长曲线。结果:敲除了肠出血性大肠杆菌O157∶H7的esc N基因,突变株与野生株的生长曲线相近。结论:构建了Ⅲ型分泌系统缺陷菌株,为进一步研究Ⅲ型分泌系统因子在肠出血性大肠杆菌致病过程中的作用奠定了基础。     

肠出血性大肠杆菌O157∶H7前噬菌体CP-933Y缺失突变株的构建

目的:利用Red重组系统敲除肠出血性大肠杆菌O157∶H7前噬菌体片段CP-933Y,进而构建CP-933Y缺失突变株。方法:以肠出血性大肠杆菌O157∶H7菌株为模板,加入酶切位点PCR扩增前噬菌体CP-933Y上、下游各600 bp的同源臂序列;酶切后分别连接到p UC19-kan质粒的卡那霉素(包含FRT位点)抗性基因两侧,构建中间是卡那霉素抗性基因标记含有目的基因上、下游同源序列的线性片段;导入含有p KD46质粒的O157∶H7菌株中,利用Red编码的同源重组酶使该片段与目的基因上、下游发生同源重组,卡那霉素抗性基因置换菌株中CP-933Y前噬菌体片段,最后导入p CP20质粒去除卡那霉素抗性标记基因。结果:经PCR及测序验证,O157∶H7菌株中前噬菌体片段CP-933Y被敲除,敲除株与野生株具有相似的生长曲线。结论:构建了大肠杆菌O157∶H7前噬菌体CP-933Y缺失株,为进一步研究前噬菌体CP-933Y的功能奠定了基础。     

肠出血性大肠杆菌O157∶H7 z1445基因缺失株的构建

目的:利用Red重组系统敲除肠出血性大肠杆菌(EHEC)O157∶H7的z1445基因,构建大肠杆菌z1445基因缺失突变株。方法:以O157∶H7为模板,PCR扩增目的基因两侧的同源臂序列,分别经酶切后连接到p UC19-kan质粒的卡那霉素抗性基因kan两侧,PCR获得中间嵌合kan基因(带有FRT位点)的同源线性片段,利用质粒p KD46敲除z1445基因,利用质粒p CP20去除抗性标记基因;PCR鉴定及测序验证目的基因缺失后,测定缺失株及野生株的生长曲线。结果:敲除了z1445基因,突变株与野生株的生长曲线接近。结论:构建了z1445基因缺陷型菌株,为进一步分析z1445基因在O157∶H7与宿主的相互作用中发挥的作用提供了材料。     

金黄色葡萄球菌OatA基因敲除菌株及其回补菌株的构建

目的:构建金黄色葡萄球菌(金葡菌)Oat A基因敲除菌株及其回补菌株。方法:以p BT2为载体,构建金葡菌Oat A基因敲除质粒p BT2-△Oat A,经金葡菌RN4220修饰后电转入金葡菌USA300,利用p BT2载体对温度敏感的特点,在42℃多次传代,筛选出金葡菌Oat A基因敲除菌株。以p LI50为载体,构建p LI50-Oat A全基因回补质粒,电转入金葡菌RN4220,再次抽提后电转入敲除菌株△Oat A,获得基因回补菌株p Oat A。结果:成功构建基因敲除质粒p BT2-△Oat A,经RN4220修饰电转入USA300,经PCR及测序鉴定,获得了金葡菌Oat A敲除菌株△Oat A。经PCR及酶切鉴定,确认p LI50-Oat A回补质粒构建成功,通过金葡菌RN4220修饰后电转入敲除菌株△Oat A,获得基因敲除回补菌株p Oat A。结论:成功构建金黄色葡萄球菌Oat A基因敲除菌株及其回补菌株,为进一步研究金葡菌Oat A的功能及其作用机制奠定基础。     

λRed重组系统用于沙门菌质粒毒力基因spvC敲除株的构建

[目的]利用λRed重组系统敲除沙门菌质粒毒力基因spvC。[方法]首先以质粒p KD4为模板,扩增得到两侧含spvC同源臂、中间为卡那霉素抗性基因的线性DNA片段。再将此线性片段电转入具重组功能的感受态沙门菌菌株,发生重组后,卡那霉素平板筛选阳性转化子。最后利用表达FLP重组酶的质粒p CP20,将FRT位点之间的卡那霉素抗性基因消除,用PCR鉴定。Western Blot检测野生沙门菌和spvC敲除株感染的He La细胞ERK磷酸化水平。[结果]沙门菌质粒毒力基因spvC敲除株构建成功,spvC敲除株感染的He La细胞内ERK磷酸化水平升高。[结论]成功构建沙门菌质粒毒力基因spvC敲除株,验证了spvC基因的功能。     

黄酒酵母一个新基因的鉴定及其对酵母抗逆性能的影响

该文鉴定了一个来自黄酒酵母菌株D2的新基因g5170,并研究了其对黄酒酵母环境胁迫耐受性与发酵性能的影响。生物信息学分析发现,此基因编码的蛋白质含有酰胺酶(amidase)保守功能域,并在YPD培养条件下有较高的基因表达量。利用Cre/lox P系统构建了基因g5170的敲除菌株,通过扩增带有g5170基因上下游同源序列和kanr筛选标记的基因敲除组件,并通过醋酸锂法转化到黄酒酵母菌株D2获得阳性克隆子,然后将质粒p SH65转到阳性克隆子中,半乳糖诱导p SH65表达Cre酶切除kanr筛选标记。重复此实验过程,最终获得两个g5170基因拷贝完全缺失菌株D2?g5170。梯度生长实验显示,与原始菌株相比,敲除菌株对高糖浓度、高温耐受性无明显变化,但对乙醇胁迫的耐受性显著降低,而过表达g5170的重组酵母菌株对乙醇的耐受性明显比对照菌株强。模拟黄酒发酵实验结果表明,敲除菌株D2?g5170的生长速率、乙醇产量及理化指标与原始菌株相似。因此,g5170基因可能与黄酒酵母适应乙醇胁迫有关,并有助于提高酵母的黄酒发酵性能。     

利用Red同源重组技术构建产L-苏氨酸的基因工程菌

利用Red重组技术构建不同基因突变的L-苏氨酸工程菌大肠杆菌ITHR,研究单敲除metA、ilvA和双敲除metA、ilvA基因后对L-苏氨酸积累的影响。应用质粒pKD46介导的Red同源重组系统,通过第一次同源重组将拟敲除基因替换为氯霉素抗性基因,再通过重组酶在FRT位点发生第二次同源重组,消除抗性基因,成功敲除了菌株ITHR体内苏氨酸合成的代谢旁路途径中的metA和ilvA基因,构建了三株不同的基因突变株。将携带苏氨酸操纵子的工程质粒pWYE065电转化入敲除不同基因的突变株中,构建基因工程菌。经5 L发酵罐发酵产酸实验,未敲除任何基因的菌株ITHR/pWYE065 L-苏氨酸的产量为5.55±0.51 g/L,metA基因单敲除菌株ITHR△metA/pWYE065 L-苏氨酸产量为9.77±1.83 g/L,ilvA基因单敲除菌株ITHR△ilvA/pWYE065 L-苏氨酸产量为8.65±1.42 g/L,同时敲除ilvA和metA基因的菌株ITHR△metA△ilvA/pWYE065 L-苏氨酸的产量增加到13.6±1.14 g/L。通过敲除L-苏氨酸的旁路代谢途径中的关键酶的基因,可以增强L 苏氨酸积累的效果,为L-苏氨酸工程菌的进一步改造奠定了基础。     

酿酒酵母HOR2基因缺失突变株的构建

目的:构建酿酒酵母HOR2基因缺失的突变株并研究其对甘油和乙醇产量的影响。方法:以PCR为基础,通过同源重组的方式使目的基因缺失。结果:通过设计含有与HOR2(GPP2)基因两侧序列同源的长引物,以质粒PUG6为模板进行PCR构建含有Cre/loxP系统的酿酒酵母HOR2基因敲除组件,转化酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)YS2,获得为loxP-kan-loxP序列组件所替换而产生kanr的阳性克隆子。然后再将质粒PSH65转入阳性克隆子诱导表达Cre酶切除筛选标记,在原ORF基因处保留一个loxP位点,丢失质粒后获得HOR2单倍体缺陷型菌株。重复转化敲除组件实现另一条等位基因的敲除。发酵实验表明,突变株甘油产量降低3.34%,乙醇产量提高1.96%。结论:成功获得了酿酒酵母HOR2基因缺失的突变株,并命名为YS2-HOR2。     

ppc基因敲除对大肠杆菌L-色氨酸发酵的影响

目的：减少大肠杆菌L-色氧酸前体物质磷酸烯醇式丙酮酸向草酰乙酸的代谢流,提高其L-色氨酸的产量。方法：以大肠杆菌TRTH0709为出发菌株,利用Red重组敲除技术敲除磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（Ppc）编码基因PPc,并经测序和酶活性检测确证;对出发菌株和基因敲除菌株进行L-色氖酸发酵,对比分析发酵结果。结果：测序和酶活性检测结果表明ppc基因被成功敲除。发酵结果表明,与出发菌株相比,基因敲除菌株TRTH0709△ppc生长速度减慢,最终生物量减少32％,L-色氯酸产量降低27％,但糖酸转化率提高6％;向发酵培养基中添加1％琥珀酸后,TRTH0709△ppc的生长速率和产酸量有所提高,但仍与出发菌株有一定差距。结论：虽然ppc基因敲除对菌体生长和产酸量影响较大,但能有效提高其糖酸转化率;选育Ppc弱化的突变株以达到减弱代谢流且不影响菌体生长,以及增加,L-色氨酸积累的目的,将是本研究今后的主要方向。     

利用Red重组系统敲除大肠杆菌 O157:H7的waaL 基因

目的:利用λ噬菌体Red重组系统敲除大肠杆菌O157:H7的waaL基因。方法:以pKD4为模板扩增出与waaL基因上下游同源的、含有卡那霉素抗性基因的PCR产物。然后电击转化到大肠杆菌 O157:H7 中,利用Red重组系统,通过卡那霉素抗性基因两侧的waaL基因序列在体内与waaL基因发生同源重组,置换了 O157:H7 基因组中的waaL基因。并进一步利用卡那霉素抗性基因两侧的FRT位点,通过FLP位点专一性重组将卡那霉素抗性基因敲除。结果:成功构建了敲除waaL基因且不带卡那霉素抗性基因的菌株。     

氧化葡糖杆菌1.637山梨糖还原酶基因sr功能初步研究

目的:研究山梨糖还原酶基因sr(B932_3022)在氧化葡糖杆菌1.637生长代谢中的作用。方法:构建sr基因同源敲除质粒p GX-srup-Gm-down,PCR扩增得到打靶片段,电击转化导入氧化葡糖杆菌1.637,通过庆大霉素抗性和PCR筛选sr基因重组敲除菌,分别以山梨醇和山梨糖为碳源考察野生菌与敲除菌生长和山梨糖代谢的差异。结果:抗性和PCR验证结果显示敲除了氧化葡糖杆菌1.637的sr基因;与野生菌相比,敲除菌生长出现滞后,以山梨醇为碳源时敲除菌山梨糖积累增多,而以山梨糖为碳源时山梨糖消耗减少。结论:氧化葡糖杆菌1.637的sr基因敲除影响菌株前期生长与山梨糖代谢。     

大肠杆菌基因组基因无痕敲除的优化方法

目的：优化大肠杆菌基因组基因无痕敲除的方法,提高无痕敲除的效率。方法：以无痕敲除大肠杆菌nanKETA基因簇为模型,利用Red同源重组系统和核酸内切酶I-SceI的筛选作用,通过两步连续同源重组无痕敲除大肠杆菌CLM37基因组中的nanKETA基因,优化无痕敲除时同源DNA长度与诱导用于筛选阳性克隆I-SceI表达的诱导剂浓度。通过比较敲除nanKETA基因前后菌株的生长曲线,研究大肠杆菌CLM37缺失nanKETA基因后的生长状态。结果：成功无痕敲除大肠杆菌CLM37基因组中的nanKETA基因,并在无痕化处理时,通过延长与基因组同源DNA的长度,由通常使用的80碱基对延长到684碱基对;并通过提高诱导筛选基因表达的四环素的浓度,由500 μg/ml提高到1000 μg/ml后,使无痕敲除效率高达90%以上。生长曲线研究表明,缺失nanKETA基因后的菌株生长状态与原菌株基本一致。结论：通过延长与基因组同源的双链核苷酸的长度和诱导筛选基因表达的四环素的浓度可显著提高无痕敲除的效率。     

大肠杆菌ptsG基因的敲除及其对L-phe生产的影响

L-phe是重要的食品和医药中间体,用大肠杆菌发酵葡萄糖生成phe时,对葡糖糖转运起重要作用的磷酸烯醇丙酮酸糖磷酸转移酶系统(PTS)对phe产量合成有很大影响,在大肠杆菌PTS系统中,葡糖糖主要由ptsG基因编码的葡萄糖特异性转运蛋白酶ⅡCBGlc转运入细胞,通过基因敲除技术获取ptsG缺陷菌株,可以减少菌株对葡糖糖的摄取,减少乙酸的生成,利于菌株的高密度发酵和相关代谢中间物获得。利用Red同源重组技术将大肠杆菌染色体上的ptsG基因进行敲除,得到PTS缺陷菌株MD-ptsG-。该菌株在以葡萄糖为惟一碳源的培养基中摇瓶培养,菌密度为对照菌株的3.5倍,L-phe产量提高12%。     

Knockout of ptsG Gene in Escherichia coli and Its Influence on Production of L-phenylalanine

L-phe 是重要的食品和医药中间体,用大肠杆菌发酵葡萄糖生成 phe 时,对葡糖糖转运起重要作用的磷酸烯醇丙酮酸糖磷酸转移酶系统(PTS)对 phe 产量合成有很大影响,在大肠杆菌 PTS 系统中,葡糖糖主要由 ptsG 基因编码的葡萄糖特异性转运蛋白酶ⅡCBGlc转运入细胞,通过基因敲除技术获取ptsG缺陷菌株,可以减少菌株对葡糖糖的摄取,减少乙酸的生成,利于菌株的高密度发酵和相关代谢中间物获得.利用 Red 同源重组技术将大肠杆菌染色体上的 ptsG 基因进行敲除,得到 PTS 缺陷菌株 MD-ptsG-.该菌株在以葡萄糖为惟一碳源的培养基中摇瓶培养,菌密度为对照菌株的3.5倍,L-phe 产量提高12％.     

重组菌Ralstonia eutropha W50-EAB D-木糖代谢相关的限速靶点

【目的】通过代谢工程改造真养罗氏菌(Ralstonia eutropha)W50-EAB木糖代谢的相关限速靶点,进一步提高R.eutropha W50-EAB的D-木糖利用效率,为获得高效利用纤维素水解液的菌株奠定基础。【方法】利用PCR技术扩增R.eutropha转酮酶基因tkt A,cbb T2和转醛酶基因tal,将扩增的tkt A,cbb T2和tal基因分别构建到表达载体p BBR1MCS-3上,获得重组质粒p WL1-TKT,p WL1-CBBT2,p WL1-TAL。通过电转的方式将质粒分别转化W50-EAB获得重组菌W50-KAB,W50-CAB和W50-TAB。利用基因敲除的方法,获得醛还原酶基因h16_A3186敲除株W50’-EAB。通过电转的方式将重组质粒p WL1-TAL导入敲除株W50’-EAB获得重组菌株W50’-TAB。通过摇瓶发酵研究重组菌株W50-KAB,W50-CAB,W50-TAB,W50’-EAB以及W50’-TAB的发酵特性。【结果】酶活分析结果表明,转酮酶和转醛酶基因实现表达。摇瓶发酵结果表明,转酮酶基因过表达菌株W50-KAB和W50-CAB相比于对照菌株W50-EAB/p3,表现出降低的木糖利用能力;而转醛酶基因过表达重组菌株W50-TAB以及敲除菌株W50’-EAB对木糖的利用得到一定的提高。在0.1 mol/L木糖的发酵培养基中,W50-EAB的最大比生长速率为0.035 h-1,PHB干重比为16.2±1.01%;而W50-TAB的最大比生长速率提高到0.039 h-1,PHB干重比达到20.5±0.76%;醛还原酶基因敲除菌株W50’-EAB最大比生长速率提高到0.040 h-1,PHB含量提高到19.8±1.05%。结果显示转醛酶基因的过表达与醛还原酶基因的敲除对木糖利用均表现出一定的优势,将这两种优势组合获得菌株W50’-TAB,摇瓶发酵分析结果为最大比生长速率达到0.042 h-1,PHB积累达到27.9±0.47%,相比于对照菌株提高了72.2%。另外,在含有葡萄糖(0.01 mol/L)和木糖(0.09 mol/L)的混合糖培养下,重组菌株W50-TAB,W50’-EAB和W50’-TAB相比于在纯木糖培养下都表现出更高的生物量和胞内PHB积累量。【结论】磷酸戊糖途径关键酶转醛酶基因的过表达加速了木糖代谢流,从而可以高效利用木糖积累一定量的PHB。醛还原酶对木糖代谢有阻碍作用,敲除该酶基因后木糖代谢能力有了一定的提高,而两者协同作用可以进一步提高重组菌株的木糖利用效率和PHB积累能力。     

大肠杆菌整体代谢网络调控基因(csrA)的敲除及其对苯丙氨酸生物合成的影响

csrA基因产物是大肠杆菌芳香族氨基酸生物合成途径中碳中心代谢有关的一种全局性调控蛋白质。采用Red敲除系统介导的同源重组的方法定位缺失大肠杆菌染色体csrA基因,经PCR、DNA测序等多种方法证实了基因重组缺失的可靠性。csrA基因缺失后,缺失菌株较对照菌株,糖酸转化率有所提高,发酵生产苯丙氨酸的能力也得到一定的提高,产酸提高约13%。     

大肠杆菌Zn2+敏感突变株构建及其功能验证

【背景】Zn²⁺在细胞解毒及许多生理过程中发挥着关键作用,Zn²⁺转运蛋白已逐渐引起人们的重视。在大肠杆菌中,zntA和zitB是2个外排Zn²⁺的关键基因。【目的】构建大肠杆菌Zn²⁺敏感突变株,并对其功能进行验证。【方法】以Escherichia coli DH5α为出发菌株,利用λ Red重组系统,通过携带卡那霉素抗性基因的同源重组片段敲除zntA基因。在单基因敲除菌株基础上,利用携带庆大霉素抗性基因的同源重组片段敲除zitB基因,获得一株敲除了zntA和zitB的双基因敲除菌株KZAB04。通过功能互补实验检测基因敲除菌株及对照菌株对不同浓度Zn²⁺的敏感程度。【结果】基因敲除菌株KZAB04比出发菌株E. coli DH5α具有更高的Zn²⁺敏感性。【结论】大肠杆菌Zn²⁺敏感突变株构建成功。该菌株的构建为zntA和zitB基因功能的研究提供了必要条件,同时也为其他Zn²⁺转运蛋白基因的功能鉴定与分析奠...     

Knockout of csrA Gene in Escherichia coli and Its Effects on Phenylalanine Biosynthesis

csrA 基因产物是大肠杆菌芳香族氨基酸生物合成途径中碳中心代谢有关的一种全局性调控蛋白质.采用 Red 敲除系统介导的同源重组的方法定位缺失大肠杆菌染色体 csrA 基因,经 PCR、DNA 测序等多种方法证实了基因重组缺失的可靠性.csrA基因缺失后,缺失菌株较对照菌株,糖酸转化率有所提高,发酵生产苯丙氨酸的能力也得到一定的提高,产酸提高约13％.     

利用Red系统快速敲除家蚕核型多角体病毒orf60基因

用Red重组系统和最近构建的家蚕核型多角体病毒(BmNPV)bacmid在大肠杆菌BW25113中快速地敲除BmNPVorf60基因。从大肠杆菌BmDH10Bac中提取BmNPVbacmid,将其电转化到含有质粒pKD46(能表达Red重组酶)的大肠杆菌菌株BW25113中,获得了可用于BmNPV基因打靶的菌株BW25113-Bac。设计一对长63bp的引物(5′端为orf60基因的左右同源臂,长45bp;3′端长18bp,为氯霉素抗性基因(cat)的首尾序列),以pKD3质粒(含cat)为模板,PCR扩增携带orf60左右同源臂的cat,即打靶线性化片段。将该线性化片段电转入BW25113-Bac菌株,在Red重组酶的作用下,线性化片段与BmNPVbacmid中的orf60基因发生同源重组。设计3对特异引物,用PCR方法证明cat成功地替换了BmNPVorf60基因。重组bacmid DNA转染BmN细胞后,Western blot分析未检测到orf60基因的表达。