工程学在Aspergillus niger中分散了菌形态,通过CRISPR/Cas9介导的基因组编辑来增强菌蛋白的生产

科学领域:

• 生物技术是生物技术.
• 工业微生物学 工业微生物学
• 代谢工程是代谢工程.

背景情况:

• 像Aspergillus niger这样的细丝真菌对于工业发酵至关重要,但它们的颗粒形态限制了质量转移和生产力.
• 优化真菌形态是提高工业过程中发酵效率和产品产量的关键.

研究的目的:

• 通过修改其形态来改造Aspergillus niger以改善微生物蛋白质的生产.
• 优化工程菌株的发酵条件,以最大限度地提高生物质和蛋白质含量.

主要方法:

• 通过CRISPR/Cas9基因组编辑,破坏了α-1,3-葡萄糖合成酶 (agsA, agsB) 和银河胺基甲酸酶 (GAG) 合成酶 (sph3, uge3) 基因,从而导致菌形态分散.
• 转录组分析确定了高调节的营养载体,细胞壁完整性通路,以及工程菌株中的氨基酸生物合成.
• 响应表面方法 (RSM) 采用Box-Behnken设计优化发酵介质组成.

主要成果:

• 改造后的A. niger菌株 (AnΔABSU) 呈现出菌株颗粒的完全分散,生物质增加了77.52%,菌株蛋白质含量增加了39.98%.
• 优化的发酵产生了16.67 g/L的生物质和45.91%的蛋白质含量,这比野生类型的生物质显著改善.
• 改造后的菌株显示营养吸收增强,细胞壁完整性发生改变,氨基酸生物合成改善.

结论:

• 通过CRISPR/Cas9的形态工程结合发酵优化是一种可行的策略,可以创建高效的微生物蛋白细胞工厂.
• 在A. niger中破坏特定基因有效地改变了形态,导致生物质和蛋白质生产的增强.
• 这种综合方法为工业发酵过程中使用丝状真菌提供了一个新的范式.