CRISPR/Cas9编辑大肠杆菌工程菌生产氨基葡萄糖

作者：吉瑞阳; 刘枫; 花强; 胡凤仙^*

来源：微生物学通报, 2023, 50(08): 3271-3284.

DOI：10.13344/j.microbiol.china.221133

• 大肠杆菌
• 氨基葡萄糖
• N-乙酰氨基葡萄糖
• CRISPR/Cas9
• 发酵优化

【背景】氨基葡萄糖(glucosamine, GlcN)及其衍生物N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylglucosamine,GlcNAc)是合成糖胺聚糖的重要前体物质，在医药、化妆品和保健品领域具有广泛的应用价值。传统的生产方式存在诸多弊端，如环境污染、原料限制、不适于海鲜易过敏人群等问题，因此利用微生物发酵法生产GlcN和GlcNAc越来越受到青睐。【目的】利用微生物发酵生产并提高N-乙酰氨基葡萄糖的产量，探索分子改造及发酵条件优化策略。【方法】以大肠杆菌MG1655为出发菌株，首先利用表达载体共表达大肠杆菌来源的glmS和酿酒酵母来源的gna1，构建GlcNAc的生物合成路径，然后利用CRISPR/Cas9技术敲除GlcNAc的分解代谢与转运途径，以提高GlcNAc的产量，最后结合发酵条件优化使GlcNAc的产量得到进一步提升。【结果】通过分子改造得到一株产GlcNAc菌株RY-5，发酵20 h后GlcNAc的产量达到了2.36 g/L，相较于初始构建的菌株RY-1提高了29倍，进一步对装液量和诱导剂IPTG的添加时间等条件进行发酵优化，GlcNAc产量达到了7.74g/L，与优化前相比提高了2.3倍。【结论】成功构建一株生产GlcN和GlcNAc的重组大肠杆菌工程菌株，并为微生物合成GlcN和GlcNAc的工业化生产奠定了基础。

• 单位
  生物工程学院; 华东理工大学; 生物反应器工程国家重点实验室