谷氨酸棒杆菌人工合成启动子文库的构建及应用

作者：刘莫识; 刘娇^*; 孙冠男; 路福平; 王钰; 郑平^*; 孙际宾

来源：生物工程学报, 2022, 38(02): 831-842.

DOI：10.13345/j.cjb.210202

• 谷氨酸棒杆菌
• 人工合成启动子文库
• PodhA启动子
• L-脯氨酸

启动子是实现基因精细表达调控的重要工具,广泛应用于微生物的代谢工程改造。谷氨酸棒杆菌是重要的工业底盘,已报道的启动子文库较少且主要是基于完全人工设计的突变序列构建获得。本研究对谷氨酸棒杆菌odhA基因天然启动子的–10区及附近序列进行随机突变,借助rfp报告基因和荧光成像系统进行高通量筛选,构建了包含57个相对强度为2.4–16.7倍的人工启动子文库,最高强度可达强诱导型启动子Ptrc的2.3倍。分析文库的突变序列,发现55个启动子突变体的–10区保守序列“TANNNT”均向3′端移动1–4个碱基,其中移动4个碱基的突变体占68%;同时发现强、中、弱启动子突变体在不同位置还呈现T或G保守碱基。选择5个不同强度的启动子应用于L-脯氨酸合成途径γ-谷氨酰激酶(ProB)的表达调控,结果显示,L-脯氨酸产量随着启动子强度增强逐渐提高,相对强度为9.8倍的启动子达到最高产量(6.4g/L),更高强度的启动子将不再提高L-脯氨酸的产量。本研究基于谷氨酸棒杆菌天然启动子PodhA构建文库,成功获得1个强度增强显著、分布均匀的新型启动子文库,可用于谷氨酸棒杆菌的系统代谢工程改造,还可为更多启动子文库的构建提供思路和方法借鉴。

• 单位
  天津工业生物技术研究所; 天津科技大学; 生物工程学院