在Saccharopolyspora pogona中,用于增强布烯-斯皮诺辛生产的核糖体工程

科学领域:

• 微生物生物技术 微生物生物技术
• 合成生物学 合成生物学
• 分子遗传学 分子遗传学

背景情况:

• 核糖体工程利用抗生素耐药性突变来修改核糖体功能,以改善代谢物生产.
• 萨卡罗波利斯波拉波戈纳 (Saccharopolyspora pogona) 生产布丁-斯皮诺辛,这是一个有价值的杀虫剂化合物.
• 对工业应用来说,优化丁-斯皮诺辛的产量至关重要.

研究的目的:

• 将核糖体工程应用于Saccharopolyspora pogona ASAGF2-G4,以增强丁-氨酸的产生.
• 为了确定赋予抗生素耐药性的特定突变及其对代谢物产量的影响.
• 阐明了增强的布烯-斯皮诺辛生物合成背后的分子机制.

主要方法:

• 在不同度 (220μg/mL) 中查Saccharopolyspora pogona突变体的链杆菌素耐药性.
• 对抗性突变物的基因分析,以确定编码S12核糖体蛋白的rpsL基因中的突变.
• 选定突变物体的表型特征,包括生长动态,pH,葡萄糖利用率和布-斯皮诺辛产量的量化.
• 定量PCR (qPCR) 分析以评估基因表达水平.

主要成果:

• 隔离了58种对冲杆菌素耐药的突变,其中27.6%的突变显示出增加了布丁-斯皮诺辛的产生.
• 鉴定了22种具有6种不同的rpsL突变的突变,导致S12核糖体蛋白中的5种氨基酸替代 (例如,Lys43到Arg,Lys88到Glu).
• 在K88R和K43R变种中,丁-氨酸的产量显著增加 (分别为1.78倍和1.64倍).
• 在K88R突变体中,qPCR揭示了翻译,生长和丁-氨酸生物合成基因的上调调节.

结论:

• 通过链杆菌素选择进行核糖体工程是有效的增强在Saccharopolyspora pogona.butenyl-spinosyn生产.
• 核糖体蛋白S12中的特定氨基酸替代物 (例如,K88R) 调节核糖体功能并促进标化合物生物合成.
• 这项研究为使用工程菌株进行工业规模的布丁-斯皮诺辛生产提供了基础.