改善细菌生长控制的遗传稳定性,用于长期生物生产

科学领域:

• 微生物学 微生物学
• 合成生物学 合成生物学
• 代谢工程是代谢工程.

背景情况:

• 微生物生物生产需要将新陈代谢流从生物质重定向到所需的化合物.
• 在大肠杆菌中以前的合成生长开关使用可诱导的RNA聚合酶子单元 (β和β),但由于逃生突变而遭受不稳定性.
• 对增长停止的细胞的高选择压力有利于绕过生长控制的突变.

研究的目的:

• 为了提高微生物生物生产的合成生长开关的稳定性和强度.
• 防止或最大限度地减少突变,使细胞能够逃脱生长停止.
• 保持或提高生产产量,同时提供对生长和合成的动态控制.

主要方法:

• 在大肠杆菌中设计了一种合成生长开关.
• 通过在可诱导控制下添加rpoA基因 (编码RNA聚合酶的α子单元) 来进行内置的遗传冗余.
• 使用可诱导的促进剂来控制RNA聚合酶子单元 (α,β,β) 的表达.
• 通过测量生长停止的逃逸频率来评估稳定性.

主要成果:

• 改进的增长开关表现出显著增强的稳定性,逃逸频率低于10−9.
• 与以前的设计相比,工程系统保持了提高生产产量的能力.
• 在长时间抑制生长后,细菌群体可以在几代人内再生.
• 该系统允许生物质积累和产品合成的交替时期.

结论:

• 强大的合成生长开关为微生物生物生产提供了更稳定的平台.
• 基因冗余提高了工程微生物生长控制系统的可靠性.
• 这一进步促进了对生物生产过程的动态控制,使生长和合成阶段之间的交替成为可能.