利用谷氨酸棒杆菌CRISPRi系统构建L-缬氨酸高产菌株

作者：杜丽红; 熊海波; 徐达; 徐庆阳; 陈宁^*

来源：食品与发酵工业, 2020, 46(17): 1-8.

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.024241

• 谷氨酸棒杆菌
• L-缬氨酸
• CRISPRi

作为8种必需氨基酸之一,L-缬氨酸在生物体内起着重要的生理生化作用。微生物体内丙酮酸是L-缬氨酸生物合成的唯一前体物质,同时也是重要的中间代谢物,因此L-缬氨酸的高效积累和细胞生长是相互影响的。为保证细胞正常生长,同时可以大量积累L-缬氨酸,研究建立了一套应用于谷氨酸棒杆菌的CRISPRi技术,并利用此技术实现了三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA)和磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway,PPP)中多个基因相对转录水平不同程度的调控。通过摇瓶实验,确定了编码丙酮酸脱氢酶的基因aceE和编码6-磷酸葡萄糖脱氢酶的基因Cgl1576是利于L-缬氨酸积累的有效修饰靶点。对aceE翻译起始区域(DNA序列中起始密码子ATG区域)弱化时,L-缬氨酸可积累34.6 g/L,对Cgl1576翻译起始区域弱化时,L-缬氨酸可积累32.3 g/L,较对照菌株分别提高了6.1和3.8 g/L。此外,对同时弱化aceE和Cgl1576两个靶点基因进行了多种尝试并确定同时弱化aceE和Cgl1576的翻译起始区域效果最佳,最终得到的菌株可积累L-缬氨酸37.1 g/L。该研究为定向改造谷氨酸棒杆菌积累L-缬氨酸提供了重要的修饰靶点及改造思路。

• 单位
  天津科技大学; 生物工程学院