穀氨酸棒桿菌多基因表達調控技術方面取得進展

2020-12-05 生物谷

 

穀氨酸棒桿菌是重要的工業發酵菌種，被廣泛用於胺基酸、有機酸的生產。為了提高目標產物的產量，代謝途徑關鍵基因的表達往往需要精細調控。儘管近年來基於CRISPR的基因組編輯技術以及基於CRISPRi的基因表達沉默技術在穀氨酸棒桿菌中取得了突破，為基因敲除和改造提供了重要工具，但目前可用的基因表達快速調控工具還相對有限。

中國科學院天津工業生物技術研究所研究員鄭平帶領的系統與合成生物技術研究團隊和研究員孫際賓帶領的系統生物學中心研究團隊合作，前期在穀氨酸棒桿菌中建立了基於人工合成sRNA的基因表達沉默技術（Metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum by synthetic small regulatory RNAs. J. Ind. Microbiol. Biotechnol.， 2019， 46， 203-208），實現了染色體基因表達的快速下調，單基因弱化效率達到80%以上。近日，兩研究團隊再次合作，在穀氨酸棒桿菌中開發建立了基於CRISPR/dCpf1的多基因表達調控技術，實現了多個目標基因的快速表達調控。首先，該研究在穀氨酸棒桿菌中優化了dCpf1的表達，並通過不同突變位點的驗證，發現D917A和E1006A組合突變體具有更好的弱化效果，報告基因的表達強度下調了89%。隨後，研究人員設計了基於Golden Gate的crRNA快速構建策略，通過一步反應，即可快速構建包含多個靶基因結合序列的crRNA array。利用上述技術，該研究在穀氨酸棒桿菌中分別進行了雙報告基因以及賴氨酸合成途徑中4個內源基因的同時弱化，結果顯示目標基因的弱化效率均達到90%以上，獲得的多基因組合調控的工程菌株賴氨酸產量和轉化率提高了4倍，為穀氨酸棒桿菌的代謝工程改造提供了一種重要的調控工具。(生物谷Bioon.com）

 

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