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文章摘要
利用CRISPR-Cas9和Cre/loxP系统删除34个非必需基因构建L-苏氨酸生产菌
Construction of L-threonine-producing Bacteria by Deleting 34 Non-essential Genes Using CRISPR-Cas9 and Cre/loxP System
投稿时间:2019-04-01  修订日期:2019-05-20
DOI:
中文关键词: 大肠杆菌  L-苏氨酸  CRISPR-Cas9  Cre/loxP  puuE  ynaI
英文关键词: Escherichia coli  L-threonine  CRISPR-Cas9  Cre/loxP  puuE  ynaI
基金项目:国家轻工技术与工程一流学科自主课题资助(项目编号LITE2018-10)
作者单位E-mail
丁志祥 食 品 科 学 与 技 术 国 家 重 点 实 验 室 江 南 大 学 380206053@qq.com 
胡晓清 食 品 科 学 与 技 术 国 家 重 点 实 验 室 江 南 大 学  
柳亚迪 食 品 科 学 与 技 术 国 家 重 点 实 验 室 江 南 大 学  
王小元 食 品 科 学 与 技 术 国 家 重 点 实 验 室 江 南 大 学 xiaoyuanwang@hotmail.com 
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中文摘要:
      L-苏氨酸是一种被广泛应用于食品、饲料及医药等领域的必需氨基酸。大肠杆菌以葡萄糖为碳源合成L-苏氨酸的过程中,一些非必需基因的转录和翻译会消耗碳源。本研究中利用CRISPR-Cas9和位点特异性重组系统Cre/loxP,敲除了大肠杆菌MG1655基因组中puuE和ynaI区间的34个非必需基因(共30.372 kb),获得了突变菌MG003,然后通过高表达L-苏氨酸合成途径中关键基因thrA*、thrB和thrC以及L-苏氨酸转运酶编码基因rhtA和rhtC提高L-苏氨酸产量。与对照菌MG1655/pFW01-thrA*BC相比,MG003/pFW01-thrA*BC生长加快,L-苏氨酸产量提高25.5%;MG003/pFW01-thrA*BC-rhtA的L-苏氨酸产量提高了43.3%; MG003/pFW01-thrA*BC-rhtC的L-苏氨酸产量提高了74.5%。研究结果表明,大肠杆菌基因组中34个非必需基因的删除有利于其提高L-苏氨酸合成能力。
英文摘要:
      L-threonine is an essential amino acid widely used in food, feed and medicine. In the process of synthesizing L-threonine from glucose, transcription and translation of some non-essential genes consume carbon source. In this study, CRISPR-Cas9 and site-specific recombination system Cre/loxP were used to knock out 34 non-essential genes (30.372 kb) in the puuE and ynaI regions of E.coli MG1655 genome. Mutant MG003 was obtained. Then, thrA*, thrB and thrC, the key genes of L-threonine biosynthesis pathway, and rhtA and rhtC, the genes encoding L-threonine transporters, were used to increase L-threonine production. Compared with the control strain MG1655/pFW01-thrA*BC, the growth of MG003/pFW01-thrA*BC increased and the L-threonine production improved by 25.5%, the L-threonine production of MG003/pFW01-thrA*BC-rhtA increased by 43.3%, and the L-threonine production of MG003/pFW01-thrA*BC-rhtC increased by 74.5%. The results showed that deletion of 34 non-essential genes in E. coli genome was beneficial to the improvement of L-threonine synthesis.
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