适应性实验室进化和以转录学为指导的工程学对埃舍里奇亚大肠杆菌增加异芽醇耐受性

科学领域:

• 生物技术是生物技术.
• 代谢工程是代谢工程.
• 合成生物学 合成生物学

背景情况:

• 伊索布坦醇是一种来自生物质的有前途的生物燃料,为化石燃料提供了可再生替代品.
• 目前使用诸如大肠杆菌 (Escherichia coli) 这样的微生物宿主生产异芽醇的生物技术受到异芽醇的毒性限制,这阻碍了细胞生长和整体生产效率.
• 开发强大的微生物菌株,提高对异芽醇的耐受性,对于提高生产标位,产量和生产率至关重要.

研究的目的:

• 为了隔离和表征Escherichia coli的异本醇耐受性突变菌.
• 通过转录基因分析识别导致异芽醇耐受性的遗传因素.
• 验证已识别的基因在增强异芽醇耐受性和生产中的作用.

主要方法:

• 适应性实验室进化 (ALE) 用于在高同醇度下从大肠杆菌BL21(DE3) 和MG1655(DE3) 菌株产生异质醇耐受性突变物.
• 进行了转录组分析,以确定在进化耐受菌株中差异表达的基因.
• 选择的基因在产生异芽醇的大肠杆菌菌株 (JK209) 中过度表达,以评估它们对异芽醇耐受性和产生的影响.

主要成果:

• 适应性实验室进化成功产生了耐异布坦醇突变物.
• 转录基因分析确定了16个与异芽醇耐受性相关的假定基因.
• 四个基因 (fadB,dppC,acs和csiD) 的过度表达赋予了显著的异芽醇耐受性.
• 工程化异本醇生产菌株中fadB或dppC的过度表达导致异本醇标位比对照增加了1.5倍.

结论:

• 该研究成功地确定了新的遗传标 (fadB,dppC,acs,csiD),这些标可以增强大肠杆菌对异芽醇的耐受性.
• 将适应性进化与转录组分析结合起来,是发现与微生物耐受性相关的基因的有效策略.
• 鉴定的基因为开发更强大的微生物菌株提供了基础,促进了生物基异芽醇的工业规模生产.