CRISPR/Cas9システムを使用してバチルス・サブティリスのリンゴセルロースの分解能力を高めるための複数のモジュールのエンジニアリング

科学分野:

• バイオテクノロジー バイオテクノロジー
• 合成生物学 合成生物学とは
• 酵素工学とは

背景:

• 野生型のBacillus subtilis菌株は,セルラーゼ活性が不完全であるため,リンゴセルロース分解の効率が限られています.
• バイオマス変換のための堅牢な微生物プラットフォームの開発は,持続可能な産業プロセスにとって不可欠です.

研究 の 目的:

• Bacillus subtilisを,高度なゲノム編集技術を使用して,完全で高度に効率的なセルラーゼシステムで設計する.
• リンゴセルロースのバイオマスに対するバチルス・サブティリスの分解能力を高めるために.

主な方法:

• バチルス・サブティリス168.8の精密なゲノム編集のためにCRISPR/Cas9を用いた.
• セルラーゼ遺伝子のシグナルペプチド,ターミネーター,統合部位を含む,最適化された発現カセット.
• 複合セルラーゼ系をコードするプラズミッドで変換された,複数の統合セルラーゼ遺伝子を持つ構造株.

主要な成果:

• エンジニアリング株におけるエンドグルカナーゼ活性が16.29倍増加した.
• バイ機能セルロースを成功裏に発現および最適化し,高エクソグルカナーゼおよびβ-グルコシダゼ活性に達しました.
• 533.16 U/mL (エンドグルカナーゼ),2959.83 U/mL (エクソグルカナーゼ),2829.61 U/mL (β-グルコシダゼ) のピークセルラーゼ活性を示すBSK3P2C株を開発しました.
• 小麦ストローの成分 (ヘミセルロース,NDF,ADF) の有意な減少が実証され,広範囲のリンゴセルロースの分解が確認されました.

結論:

• 完全なセルラーゼシステムで装備された高性能のBacillus subtilisプラットフォームを確立しました.
• エンジニアリングした菌株は,セルロース性バイオマスの効率的な変換のための大きな可能性を示しています.
• この研究は,産業用リンゴセルロースの分解と再利用のための堅固な微生物ソリューションを提供します.