Diese Ausgabe empfiehlt Ihnen das Team von Professor Chen Guoqiang, Direktor des Zentrums für Synthese- und Systembiologie an der Tsinghua Universität, veröffentlicht inMetabolische TechnikVorheriger Artikel: Engineering low-salt growth Halomonas Bluephagenesis for cost-effective bioproduction combined with adaptive evolution 。 Diese Studie verwendete die Normaldruck-Raumtemperatur-Plasma-Technik (ARTP), um zufällige Mutationen in Blue Crystal Salt Monocytes durchzuführen, um Stämme zu screenen, die bei niedrigen Salzkonzentrationen gut wachsen. Die Fermentierung der gewonnenen Vorteilsstämme zur Herstellung von PHA ermöglicht einen doppelten Gewinn von hohem Ertrag und geringeren Kosten. Der Vergleich der mutierten Stämme mit den wildtypen Genotypen ergab, dass die Salz-Stress-bezogenen Gene der salzfältigen Gaststämme.

Polyhydroxyalkanoate (PHA) sind Polymere für die Energiespeicherung in Bakterien, die zu grünen biologisch abbaubaren Kunststoffen entwickelt werden können. Es hat die chemischen Eigenschaften von chemischen Kunststoffen, aber auch eine Reihe von Eigenschaften wie biologische Abbaubarkeit, Biokompatibilität, optische Aktivität und Gastrennbarkeit. Der PHA-Produktionsstamm Salzphilus TD01 ist ein Salzphilus, der aus dem Edengelsee in Xinjiang, China, isoliert wurde und unter nicht sterilen Bedingungen bei hohem pH und hohen Salzkonzentrationen schnell wachsen kann. Obwohl hochleistungsstarke Stämme bereits in Bezug auf Ausdrucksträger und Promotoren wie die Modifikation von Blue Crystal Salt Monocytes erzielt wurden, gibt es noch viele Unbekannte in Bezug auf ihre Salzresistenz. Die umgekehrte Transformation von Blue Crystal Salz Monocytes wie niedriges Salz und hohes pH-Überleben kann die Kosten für die Behandlung von Salz-Abwasser, eine höhere Zelltrennung und eine höhere PHA-Reinigung weiter senken.

Da Zellproteine im Körper, die an der Kontrolle biologischer Prozesse beteiligt sind, in der Regel unterschiedliche Verteilungsstrategien aufweisen, um mit äußerem Druck, wie dem Penetrationsdruck des Salzgehaltes, dem Hitzeschock, der UV-Strahlung usw., zu begegnen, gibt es eine gewisse Schwierigkeit bei der rationalen Gestaltung des Stoffwechselnetzes, um die Regulierung des Salztrucks zu erhalten. Die Normaldruck-Raumtemperatur-Plasma-Technologie (ARTP) ist ein genomweites Ansatz für zufällige Mutationen, und da die Mechanismen der Salzresistenz von Mikroorganismen ein regulatorisches Netzwerk auf Systemebene umfassen, ist ARTP, das genomweite zufällige Mutationen erreichen kann, besser geeignet für die Chassis-Transformation von Blue Crystal Salt Monocytes.

Die Forscher bestätigten ihre Wachstumszustand unter hohen Konzentrationen (50 g / L NaCl) und niedrigen Konzentrationen (10 g / L NaCl) in Salzumgebungen mit den wilden Monozyten TD01 und drei rekombinanten Stämmen TDH4, TD68 und TD68-194 als Ausgangsstämme und zeigten, dass keine Kolonien in Tabletten mit niedriger Salzkonzentration auftauchten (Abbildung 2). ARTP-Mutationen für diese 4 Bakterienstämme wurden durchgeführt, wobei die Mutationszeit 5 Minuten betrug und die Mortalitätskurve zeigt, dass die optimale Behandlungszeit 3 Minuten betrug (Abbildung 2). In der mutierten Bibliothek wurden vier Bakterienstämme gescreen, die am schnellsten bei niedrigen Salzkonzentrationen wachsen, für eine zweite Mutationsrunde und schließlich vier Bakterienstämme: TD01A₂B₅von TDH4A₁B₅von TD68A₂B₃und TD68-194A₁B₅(Abbildung 2). von TDH4A₁B₅Bakterien haben ausgezeichnete Produktionsleistungen, das Zelltrockengewicht kann bis zu 11 g / L erreichen und eine PHA-Ausbeute von 60% Massenprozent enthalten.

Mutierte StämmeTDH4A₁B₅Durchführung der Modifikation auf genetischer Ebene durch die Hinzufügen von phaCAB-Manipulatoren zur Verbesserung des Stoffwechselstroms, eine 40-stündige nicht sterilisierte Ergänzung in einem 7L-System durchgeführt, die Fermentation in Chargen, erhöhte die Ausbeute um 21% bzw. 36% im Vergleich zum wilden Typ PHB und P34HB (Abbildung 3). Durch weitere Modifikationen wurde die Sekretion von Surin um 50% und die Sekretion von Exokrin um 77% erhöht, und eine vielfältige Analyse zeigte das Anwendungspotenzial für Chassis mit niedriger Salzkonzentration (Abbildung 4). Durch den Genvergleich wurden die Mechanismen der Salz-Stress-Regulierung des salzphilen Hoststamms, einschließlich 101 Gene, die mit dem Penetrationsdruck verbunden sind, aufgedeckt. Noch wichtiger ist, dass die Kosten für PHA im 7L-Fermentationssystem um ein Drittel reduziert wurden durch die Verwendung von rekombinanten Bluthophilen TDH4A1B5, was ihre wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit erheblich verbesserte (Abbildung 5).

Bild1 Dieser technische Roadmap

Bild2 ARTPDaten verändern

Bild3 gegenH. bluephagenesisTDH4A₁B₅Transformation zur hohen ProduktivitätPHA

Bild4 gegenH. bluephagenesisTDH4A₁B₅Die TransformationAnwendung bei der Herstellung vieler Proteine

Bild5 Kostenanalyse für niedrige und hohe Salzfermentationen

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https://doi.org/10.1016/j.ymben.2023.08.001