大肠杆菌糖酵解途径和三羧酸循环启动子的表征及其应用

作者：玄美娟; 张晓云; 高莹; 高丽影; 吴佳婧; 马梅; 王艳梅; 寇航; 路福平; 黎明^*

来源：中国生物工程杂志, 2020, 40(06): 20-30.

DOI：10.13523/j.cb.1912034

• 启动子
• 糖酵解途径
• 三羧酸循环
• 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶
• 丙酮酸激酶

启动子是控制基因转录的重要元件,也是合成生物学研究和细胞工厂设计的关键环节。糖酵解途径和三羧酸循环是糖类分解代谢的中心代谢,受到包括启动子强度在内的严格调控。为了筛选一系列能满足合成生物学研究和细胞工厂设计需要的不同强度的内源性组成型启动子,利用报告基因——红色荧光蛋白m Cherry和在线分析软件,系统研究了大肠杆菌糖酵解和三羧酸循环中27个启动子的强度和核心结构元件。结果表明:这些启动子的强度范围变化很大,最强启动子Pgap A的强度是最弱启动子Pacn A强度的43. 6倍;启动子的-10序列和-35序列与它们的一致序列也不完全相同,两者之间的距离为17±3bp;但是,启动子的强度和启动子的结构特征基本一致。应用最强启动子Pgap A在重组大肠杆菌DH5αΔpck中分别表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因和丙酮酸激酶基因,它们的酶活性分别提高了0. 32和1. 57倍,柠檬酸产量也提高了124. 7%和75. 5%。这些不同强度的启动子为大肠杆菌的合成生物学研究和细胞工厂设计奠定了一定的基础。

• 单位
  工业发酵微生物教育部重点实验室; 天津科技大学; 生物工程学院