[所屬分類:行業(yè)動(dòng)態(tài)] [發(fā)布時(shí)間:2023-10-7] [發(fā)布人:邵玉倩] [閱讀次數(shù):] [返回]

山大團(tuán)隊(duì)發(fā)表人工多倍體大腸桿菌創(chuàng)建新進(jìn)展
來源：山東大學(xué)
山東拓普生物工程有限公司  http://m.xhztyn.cn
近日，微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室梁泉峰/祁慶生團(tuán)隊(duì)在Advanced Science上發(fā)表題為“Creating Polyploid Escherichia coli and its Application in Efficient L-threonine Production”的研究論文。梁泉峰教授和祁慶生教授為論文通訊作者，微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生王蘇蒙為論文第一作者。
基因組的拷貝數(shù)問題是生命科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)問題體系之一。合成生物學(xué)的最終目標(biāo)是創(chuàng)造新的生命體系，而設(shè)計(jì)高效的微生物細(xì)胞工廠用于高附加值的生產(chǎn)是目前合成生物學(xué)的研究重點(diǎn)。細(xì)胞由于染色體數(shù)量的增加，其遺傳多樣性大大增強(qiáng)，提高了細(xì)胞對(duì)環(huán)境壓力的抵抗能力。自然界中多倍體常見于真核生物中，并且構(gòu)建人工細(xì)胞實(shí)際應(yīng)用潛力也是未知的。本研究的目的是設(shè)計(jì)構(gòu)建新的原核生物人工多倍體細(xì)胞并將其應(yīng)用到生物化學(xué)品的生產(chǎn)。
本研究通過精細(xì)調(diào)控細(xì)胞的分裂，設(shè)計(jì)創(chuàng)建新的多倍體大腸桿菌（包含2-4條染色體）。ftsZ是控制細(xì)胞分裂的主要基因。ftsZ不表達(dá)可以阻止細(xì)胞分裂，同時(shí)仍然允許正在進(jìn)行的基因組復(fù)制完成。然而，長(zhǎng)時(shí)間抑制分裂會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞周期終止而死亡。相反，過高ftsZ表達(dá)使細(xì)胞快速分裂而形成小細(xì)胞。因此，我們通過構(gòu)建不同表達(dá)強(qiáng)度“CmR-終止子-啟動(dòng)子-RBS” 元件盒，并插入染色體ftsZ基因前精細(xì)調(diào)控ftsZ的表達(dá)水平，最終成功創(chuàng)建了含有2-4條染色體的多倍體大腸桿菌。
該多倍體大腸桿菌的染色體高度穩(wěn)定，表型發(fā)生改變，細(xì)胞生長(zhǎng)在豐富培養(yǎng)基上具有明顯優(yōu)勢(shì)，而且多倍體細(xì)胞具有較強(qiáng)的耐酸和乙酸鹽耐受性。氨基酸代謝、能量代謝、中心碳代謝等途徑基因顯著上調(diào)。進(jìn)一步將該多倍體應(yīng)用于蘇氨酸的高效生產(chǎn)中，使工程菌的蘇氨酸的產(chǎn)量達(dá)到了目前為止報(bào)道的最高產(chǎn)量160.3g/L。
本研究創(chuàng)建的多倍體大腸桿菌為構(gòu)建強(qiáng)健高效的細(xì)胞工廠底盤細(xì)胞，以及探索原核生物進(jìn)化及染色體功能提供了新的策略和素材。
本研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等科研項(xiàng)目的資助。山東大學(xué)生命環(huán)境研究公共技術(shù)平臺(tái)為本工作提供了重要支持。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202302417
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