CN102041267B - 一种解除丙酮丁醇梭菌葡萄糖抑制效应的方法 - Google Patents

一种解除丙酮丁醇梭菌葡萄糖抑制效应的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种解除丙酮丁醇梭菌葡萄糖抑制效应的方法,以及一种基因组中丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达被抑制的重组菌株。本发明提供的解除丙酮丁醇梭菌葡萄糖抑制效应的方法通过抑制丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达来实现。使用本发明提供的方法,中断了丙酮丁醇梭菌ccpA基因的表达。本发明提供的菌株中,ccpA基因经二类内含子插入失活后菌株同步利用木糖和葡萄糖的能力显著提高,同时转化生成的ABE浓度相应提高。本发明构建的工程菌株解除了葡萄糖抑制效应,能同步利用葡萄糖和木糖进行发酵,因此该菌株有利用木质纤维素水解液进行丙酮丁醇发酵的潜力。

Description

一种解除丙酮丁醇梭菌葡萄糖抑制效应的方法
技术领域
本发明属于基因工程技术领域,具体地说,涉及一种解除丙酮丁醇梭菌葡萄糖抑制效应的方法。
背景技术
由于石油资源的有限性以及国际原油价格的波动性,利用可再生资源制造生物能源已受到世界各国的普遍重视。丁醇由于其优良的燃烧特性及较乙醇更优的储存运输特性,有望在将来成为新一代生物燃料。自二战以来随着石油工业的发展,生物丁醇发酵由于其较高的原料成本,其大规模发酵一直处于停滞状态,而且随着近年来粮食价格的不断上涨及国家相关粮食安全战略的制定,采用粮食发酵生产燃料丁醇已受到严格限制。
丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum是能够发酵产生丁醇的四种梭菌之一(Keis et al.,Int J Syst Evol Microbiol,Issue 6,Vol 51,2001),在发酵过程中产生丁醇、丙酮、乙醇、乙酸和丁酸。利用丙酮丁醇梭菌发酵生产丙酮、丁醇的历史已经有上百年。Clostridium acetobutylicum除了能够利用葡萄糖、蔗糖、淀粉外,还能利用木糖、乳糖、阿拉伯糖等多种碳源。纤维素和半纤维素水解后的主要成分就是葡萄糖、木糖及阿拉伯糖,因而可以利用纤维素和半纤维素为原料进行生物丁醇发酵。纤维素和半纤维素在自然界中占到植物界碳素的50%以上,利用纤维素和半纤维素水解液进行生物丁醇发酵,有望大大降低原料成本。但丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicum像很多其他细菌一样存在着糖代谢物阻遏效应(carboncatabolite repression,CCR),即在葡萄糖存在条件下,其代谢产物阻遏了其他糖类的利用。目前的丙酮丁醇梭菌只能将木质纤维素水解液中的葡萄糖利用完全,而木糖、阿拉伯糖等五碳糖的利用受到抑制,因此解除CCR效应成为木质纤维素原料应用于丙酮丁醇发酵的关键技术之一。
C.acetobutylicum属于革兰氏阳性菌,GC含量30%,2001年完成全基因组测序(Nolling et al.,J Bacteriol,Issue 16,Vol 183,2001),其中含有ccpA基因,该基因在NCBI核酸数据库查询号为gi:1119220。CCR效应在枯草芽孢杆菌(Bacillussubtitles)中得到了较多的研究,而在丙酮丁醇梭菌中的研究很少。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种解除丙酮丁醇梭菌葡萄糖抑制效应的方法,从而能同步利用葡萄糖和木糖发酵生产丙酮、丁醇、乙醇。
本发明提供的方法,通过抑制丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达实现。
根据本发明的一个优选实施例,通过在丙酮丁醇梭菌ccpA基因中插入DNA片段可实现本发明。
本发明还有一个目的在于,提供一种丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达被抑制的Clostridium acetobutylicum重组菌株。
根据本发明的一个优选实施例,本发明提供的重组菌株的基因组中丙酮丁醇梭菌ccpA基因中已插入DNA片段。
本发明还有一个目的在于,提供该重组菌株用于同步利用葡萄糖-木糖混合糖发酵生产丙酮、丁醇、乙醇的应用。
本发明还有一个目的在于,提供一种提高丙酮丁醇梭菌利用葡萄糖-木糖混合糖发酵生产丙酮、丁醇、乙醇能力的方法。
本发明提供的方法通过抑制丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达实现。
本发明中所指的“抑制丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达”,既可以是降低丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达量,也可以是使丙酮丁醇梭菌ccpA基因不表达或不能表达出正确的蛋白质。
根据本发明的一个优选实施例,中断丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达,能解除丙酮丁醇梭菌葡萄糖抑制效应。
根据本发明,丙酮丁醇梭菌ccpA基因的中断,可采用二类内含子插入技术在该基因内部的任何位点插入DNA实现;也可通过同源重组中断ccpA基因,用于中断ccpA基因的插入片段可在ccpA基因中的任意位点插入,只需要能使ccpA基因表达被中断或抑制即可;还可以通过同源重组敲除ccpA部分或全部序列实现,只要能使得ccpA基因的表达被中断或表达出不完整的ccpA蛋白即可。上述三种方法用于将ccpA基因失活,除此之外还可以采用反义核酸技术抑制ccpA基因的表达,将ccpA表达量下调。实现上述目的的方法在本领域中为一般技术人员所熟知,因此在此不具体描述。
根据本发明,“重组质粒载体”指的是用于敲除ccpA基因的重组质粒载体,该载体应理解为具有与ccpA基因的特定序列进行特异位点配对序列的重组质粒载体,在上述重组质粒载体中包括用于对ccpA基因进行特异性敲除的片段。
本发明提供的Clostridium acetobutylicum重组菌株的基因组中的ccpA基因表达被抑制,不能表达出具有完整结构的CcpA蛋白。
本发明提供的重组菌株,解除了葡萄糖抑制效应,能同步利用葡萄糖-木糖进行发酵,但不限于仅能利用葡萄糖-木糖进行发酵,也可利用受葡萄糖代谢物抑制的其他糖类进行发酵,其中,使用的葡萄糖-木糖既可以是直接使用葡萄糖和木糖配制获得的葡萄糖-木糖,也可以是发酵或水解高分子化合物,如水解纤维素或半纤维素等,获得的葡萄糖-木糖。
根据本发明,使用的重组菌株,既可以是本发明提供的抑制丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达的菌株,也可以是根据本发明的教导和现有技术,制备的其他的抑制丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达的菌株,如采用反义核酸技术降低ccpA表达量的菌株。
本发明的实施例中,使用的重组质粒载体pSY6-ccpA指的是用于敲除ccpA基因的重组质粒载体,其中,使用的ccpA-targetron片段指的是在IBS,EBS2,EBS1d位点碱基经修改后,用于敲除ccpA基因的片段,该片段属于L1.LtrB内含子一部分,所述的L1.LtrB二类内含子为原核二类内含子,其中包含ltrA基因,但在重复本发明的试验时,可以选取其他插入位点进行试验,甚至还可以不使用重组质粒载体进行试验,只要能在ccpA基因中插入核酸片段以中断ccpA基因的表达即可。
本发明提供的重组菌株能同步利用葡萄糖-木糖混合糖进行发酵,以用于生产丙酮、丁醇、乙醇。
本发明提供的提高丙酮丁醇梭菌利用葡萄糖-木糖混合糖发酵生产丙酮、丁醇、乙醇能力的方法,通过抑制丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达实现。
本发明提供的方法,中断了丙酮丁醇梭菌ccpA的表达,本发明提供的菌株中,ccpA经二类内含子插入失活后的菌株同步利用葡萄糖和木糖的能力显著提高,同时转化生成的ABE浓度相应提高。本发明构建的工程菌株解除了葡萄糖抑制效应,能同步利用葡萄糖-木糖进行发酵,因此该菌株有利用木质纤维素水解液进行丙酮丁醇发酵的潜力。
附图说明
图1为ccpA中断菌株的菌落PCR鉴定的凝胶电泳检测结果,其中,NC表示未加模板的阴性对照,WT所用的模板为C.acetobutylicum ATCC 824的基因组,ccpAmutant的模板分别为转化子824ΔccpA 1-3,marker为1kb DNA ladder。
图2为发酵0-72hr的Clostridium acetobutylicum ccpA-突变株和Clostridiumacetobutylicum ATCC 824的OD600的检测结果。
图3为发酵0-72hr的Clostridium acetobutylicum ccpA-突变株和Clostridiumacetobutylicum ATCC 824的残糖含量的检测结果。
图4为发酵0-72hr的Clostridium acetobutylicum ccpA-突变株和Clostridiumacetobutylicum ATCC 824的ABE含量的检测结果。
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明作进一步说明。应理解,以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件如Sambrook等人,分子克隆:实验室手册(New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件。
本发明的下述实施例中,使用的菌株Clostridium acetobutylicum ATCC 824含有的ccpA基因是现有技术已知的,其在NCBI核酸数据库查询号为gi:1119220。
本发明的下述实施例中,ABE为丙酮、丁醇、乙醇(Acetone-butanol-ethanol)的简称,ABE浓度指的是溶液中丙酮、丁醇、乙醇的总浓度。
本发明的下述实施例中,重组质粒载体pSY6-ccpA指的是用于敲除ccpA基因的重组质粒载体,其中,使用的ccpA-targetron片段指的是在IBS,EBS2,EBS1d位点碱基经修改后,用于敲除ccpA基因的片段,该片段属于L1.LtrB内含子一部分,所述的L1.LtrB二类内含子为原核二类内含子,其中包含ltrA基因。
本发明使用的菌株和质粒分别为:
质粒pSY6(Shao L.,Hu S.,Yang Y.,Chen J.,Yang Y,Jiang W,Yang S,Cellresearch,2007,doi:10.1038/cr.2007.91),为E.coli和C.acetobutylicum的穿梭质粒,在C.acetobutylicum中表达红霉素抗性基因,该质粒的序列见SEQ ID NO.:6。
质粒pANS1,序列见SEQ ID NO.:7,含壮观霉素抗性基因;
菌株E.coli ER2275购自New England Biolabs公司。
本发明中使用的PCR纯化和DNA凝胶回收纯化试剂盒均购自华舜生物制品有限公司,TargetronTM Gene Knockout System(TA0100)Kit购自Sigma-Aldrich公司,基因组抽提试剂盒购自上海生工生物工程有限公司。
在本发明的下述实施例中,使用的培养基和缓冲液如下:
CGM培养基配方如下(Joseph W.Roos et al,Biotechnology and Bioengineering,P681-694,Vol 557,1985):2g(NH4)2SO4,1g K2HPO4·3H2O,0.5g KH2PO4,0.1gMgSO4·7H2O,0.015g FeSO4·7H2O,0.01g CaCl2,0.01g MnSO4·H2O,0.002g CoCl2,0.002g ZnSO4,2g Tryptone,1g Yeast Extraction,50g Glucose,2%琼脂溶于1L水中。
P2培养基的配制方法如下(F.Monot et al,Appl Environ Microbiol,Issue 6,Vol44,1982):
溶液1:40g D-葡萄糖,20g D-木糖,加H2O定溶至850mL;
溶液2:NH4Ac 2.2g,K2HPO4·3H2O 0.5g,KH2PO4 0.5g,加H2O定溶至100mL;
溶液3:2.0g MgSO4·7H2O,0.1g MnSO4·H2O,0.1g NaCl,0.1g FeSO4·7H2O;
溶液4:100ml蒸馏水中加入100mg氨基苯酸(p-aminobenzoic acid),100mg维生素B1(thiamine),1mg生物素(biotin);
溶液1和溶液2高温湿热灭菌,溶液3和溶液4过滤除菌,溶液1和溶液2冷却后混合均匀,再加入10mL溶液3和1mL溶液4,混匀后分装成95mL/瓶,配制培养基时在培养体系中添加1%CaCO3,以过滤除菌N2排除瓶中的空气。
ETM缓冲液配方如下:270mM蔗糖,0.6mM Na2HPO4,4.4mM NaH2PO4,10mMMgCl2
ET缓冲液配方如下:270mM蔗糖,0.6mM Na2HPO4,4.4mM NaH2PO4
本发明使用的限制性内切酶,Taq DNA聚合酶,T4 DNA连接酶和小牛碱性磷酸酶(CIAP)均购自TaKaRa公司,KOD plus DNA聚合酶购自Toyobo公司。
其他常规试剂均为国产或进口分装。
本发明通过PCR扩增用于中断ccpA基因的targetron片断,然后经Xho I及BsrGI双酶切并与经同样酶切的pSY6载体连接,得到中断质粒pSY6-ccpA,电转Clostridium acetobutylicum ATCC 824,然后经菌落PCR鉴定出有内含子插入到基因组中的重组菌,并经测序验证在ccpA基因的816-817bp间插入了L1.LtrB内含子片段,经发酵验证确定ccpA基因经插入失活后解除了葡萄糖抑制效应,能够同步利用葡萄糖-木糖混合碳源进行ABE发酵,具体如下述实施例所示。
实施例1、构建pSY6-ccpA质粒载体
通过PCR扩增ccpA targetron片断,然后使用XhoI和BsrG I进行双酶切,并与同样经XhoI和BsrG I酶切的pSY6载体连接,得到中断质粒pSY6-ccpA,其中,PCR扩增ccpA targetron的模板及引物设计方法来源于Sigma-Aldrich公司的TargetronTM Gene Knockout System(TA0100)Kit,具体步骤如下:
1.1、引物设计
参考TargetronTM Gene Knockout System(TA0100)Kit提供的方法,分别设计引物ccpA-IBS(如序列SEQ ID NO.:1所示)、ccpA-EBS1d(如序列SEQ ID NO.:2所示)和ccpA-EBS2(如序列SEQ ID NO.:3所示),用于构建pSY6-ccpA质粒载体。
PCR扩增需要的EBS universal由TargetronTM Gene Knockout System(TA0100)Kit自带。
1.2、PCR扩增
使用Sigma-Aldrich的TargetronTM Gene Knockout System(TA0100)Kit进行PCR扩增,扩增需要的模板和试剂由试剂盒提供,将PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳,然后使用华舜公司的胶回收试剂盒纯化回收350bp处的条带。
1.3、构建pSY6-ccpA重组质粒载体
使用Xho I及BsrGI分别酶切载体pSY6和ccpA-targetron片段,然后使用华舜公司的胶回收试剂盒纯化回收酶切后产物。
将酶切后的ccpA-targetron片段与酶切后的载体片段使用T4 DNA连接酶连接,该连接反应在16℃水浴锅中进行10hr,将获得的连接产物以CaCl2热休克法转化E.coli DH5α感受态细胞:42℃热击90sec,然后添加4℃LB液体培养基复苏1hr,然后将细胞以4500rpm离心5min,涂布到含有100μg/mL氨苄青霉素的LB固体培养基平板上培养16-18hr。
对获得的菌落进行菌落PCR,以检测350bp的targetron片段是否连接入pSY6载体中,PCR扩增引物为IBS和EBS1d。
PCR检测结果显示,菌落PCR可以扩增出350bp特异性条带。随即挑取PCR呈阳性的菌落以LB液体培养基扩陪,提取质粒。
然后,以pIMP1-seq-for(如SEQ ID NO:9所示)作为引物,提取的质粒pSY6-ccpA作为模板进行测序,测序结果如SEQ ID NO:10所示,其中196-244bp为IBS序列,485-544bp为EBS1d序列,424-472bp为IBS2序列。
根据SEQ ID NO:10的结果,扩增得到的350bp序列含有目的突变位点,因此,连接产物转化E.coli DH5α感受态细胞后获得的阳性转化子含有重组质粒pSY6-ccpA。
实施例2、Clostridium acetobutylicum ccpA-突变株的构建与检测
将pSY6-ccpA质粒经E.coli ER2275/pANS1在Cac8 I位点甲基化后,电转Clostridium acetobutylicum ATCC 824,复苏过夜后,取200μl细胞液涂布于加有40μg/mL红霉素的CGM平板上,在厌氧箱内37℃培养48-96小时后,挑取单菌进行菌落PCR验证,具体过程如下:
2.1、pSY6-ccpA质粒的甲基化
为防止外源DNA进入c.acetobutylicum后被其限制系统切割降解,pSY6-ccpA质粒需甲基化(Mermelstein,L.D and Papoutsakis,E.T.Appl Environ Microbiol.vol59.issue 4.page 1077-81)。
将pANS1质粒以CaCl2热休克法转化入E.coli ER2275,获得菌株E.coliER2275/pANS1。
将抽提获得的pSY6-ccpA质粒转化入E.coli ER2275/pANS1感受态细胞,由于pANS1质粒具有壮观霉素抗性,因此涂布于含有100μg/mL氨苄青霉素和50μg/mL壮观霉素的LB培养基平板上培养过夜后,挑取单菌落接至4mL添加有100μg/mL氨苄青霉素和50μg/mL壮观霉素的LB液体培养基中过夜培养,获得含pANS1及pSY6-ccpA的E.coli ER2275,用质粒抽提试剂盒抽提质粒,将抽提获得的质粒使用SatI酶切验证(以未转化入E.coli ER2275/pANS1的pSY6-ccpA为对照;satI为Cac824I的同裂酶,与Cac824I具有相同的识别位点),酶切结果显示,经上述处理的质粒pSY6-ccpA不能被SatI酶切,而对照可被SatI酶切,根据酶切结果,经上述处理的质粒pSY6-ccpA的Cac824I酶切位点被甲基化而不被clostridiumacetobutylicum的限制系统所识别。
2.2、pSY6-ccpA质粒电转入Clostridium acetobutylicum ATCC 824
将C.acetobutylicum ATCC 824于CGM培养基平板上划线培养48hr后,挑取单菌落接入5mL CGM液体培养基中培养16hr,再按1%接种量接入50mL CGM液体培养基中培养,当培养菌体的OD600达到0.6-0.7之间时取出培养菌,用于制备电转感受态细胞。取30mL菌液,于4℃、4500rpm离心10min,弃上清,加入30mL4℃的ETM缓冲液悬浮,再于4℃、4500rpm离心10min,弃上清,加入3mL 4℃的ET缓冲液,获得悬浮菌液。
取上述悬浮菌液180μL,加入20μL(约1~3μg)pSY6-ccpA甲基化质粒(冰上操作),混匀后转入电转杯中(2mm直径),使用Bio-Rad MicroPulserTM电转仪电转,电压2.0kV,其余参考使用手册,电击后迅速加入常温的CGM培养基1mL,于37℃培养8hr后,取200μL细胞液涂布于加有40μg/mL红霉素的CGM平板上,于厌氧箱内37℃培养约2-4天。
2.3、菌落PCR验证
pSY6-ccpA质粒转化入C.acetobutylicum ATCC 824中后,可能会将二类内含子的部分序列插入到基因组的ccpA基因中,是否有内含子插入可以使用插入位点上下游的引物,通过菌落PCR加以验证(未插入内含子的野生型菌将扩增出219bp的条带,插入有内含子的重组菌株将扩增出的条带为1133bp条带),因此,随机挑取三个转化子(分别命名为824ΔccpA 1-3)进行验证,其中,以C.acetobutylicumATCC 824基因组为负对照,具体过程如下:
PCR反应使用的引物为CCPA(ID)-FW和CCPA(ID)-REV,其序列分别如SEQID No.:4和SEQ ID No.:5所示;
PCR反应体系:与实施例1相同;
PCR反应条件:95℃ 5min;95℃ 30s,55℃ 30s,72℃ 1.5min,30个循环;72℃ 5min。
将PCR反应获得的产物,进行琼脂糖凝胶电泳检测,结果如图1所示。
根据图1的结果,得到的三个转化子均为插入了内含子的突变体。
2.4、测序验证阳性转化子
随机挑取步骤2.3中对应于图1中标记为4的阳性转化子,以加有40μg/mL红霉素的CGM液体培养基培养后,抽提基因组。以抽提的基因组为模板,以CCPA(ID)-FW和CCPA(ID)-REV为引物对进行PCR扩增,回收扩增获得的1.1kbDNA条带并测序,结果如SEQ ID NO.:8所示,测序结果显示,该序列的817-1731位点的DNA为插入的内含子序列,即内含子序列精确地插入到预计的816|817位点之间。
实施例3、Clostridium acetobutylicum ccpA-突变株的发酵
取步骤2.2中获得的中断了ccpA基因的Clostridium acetobutylicum菌株Clostridium acetobutylicum ccpA-在P2培养基中发酵,并检测发酵液,具体过程如下:
从CGM平板上挑取单菌接入5mL CGM液体培养基中,过夜培养,以1%接种量接入50mL CGM培养基中,培养8~10hr菌浓OD600达到0.4,以5%接入P2培养基中培养发酵,并于0,12,25,34,48,60,72时取发酵液,检测OD600(结果如图2所示),残糖含量(使用WATERS公司的sugar-pak柱经Agela 1200 HPLC测定,结果如图3所示)以及丙酮、丁醇和乙醇含量(使用Agela 7890A气相色谱仪测定,结果如图4所示),并以Clostridium acetobutylicum ATCC 824作为对照,其中,测定发酵液中的残糖含量和丙酮、丁醇和乙醇含量前需进行如下预处理:
发酵液经离心后分别取上清液测定残糖和丙酮、丁醇、乙醇:上清液以H2O经20倍稀释后用于残糖测定;400μL上清液与100μL内标混合均匀测定丙酮、丁醇和乙醇(内标配方为:25g异丁醇,5g异丁酸,50mL 37%浓盐酸,加水定容至1L)。
根据图3的结果,ccpA基因经插入失活后,实现了葡萄糖和木糖的同步利用,发酵60hr可以使20g/L的木糖利用81%,产率为0.28g/L/hr,而野生型经60hr发酵仅能利用12%,产率为0.04g/L/hr,ccpA突变后木糖利用能力提高6倍。可见ccpA经插入失活后解除了葡萄糖抑制效应。
根据图4的结果,ccpA突变菌株发酵液中的丙酮、丁醇和乙醇的终浓度均高于野生菌株。
综上所述,本发明提供的方法,中断了丙酮丁醇梭菌中ccpA基因的表达,本发明提供的菌株中,ccpA基因经二类内含子插入失活后的菌株同步利用葡萄糖和木糖的能力显著提高,同时转化生成的ABE浓度相应提高。本发明构建的工程菌株解除了葡萄糖抑制效应,能同步利用葡萄糖-木糖进行发酵,因此该菌株有利用木质纤维素水解液进行丙酮丁醇发酵的潜力。
序列表
<110>中国科学院上海生命科学研究院
<120>一种解除丙酮丁醇梭菌葡萄糖抑制效应的方法
<130>P5091068
<160>10
<170>PatentIn version 3.1
<210>1
<211>53
<212>DNA
<213>引物
<400>1
aaaactcgag ataattatcc ttaaaggacg tagatgtgcg cccagatagg gtg           53
<210>2
<211>60
<212>DNA
<213>引物
<400>2
cagattgtac aaatgtggtg ataacagata agtcgtagat gttaacttac ctttctttgt    60
<210>3
<211>49
<212>DNA
<213>引物
<400>3
tgaacgcaag tttctaattt cggtttcctt ccgatagagg aaagtgtct                49
<210>4
<211>20
<212>DNA
<213>引物
<400>4
gatggaacag acggaataaa                                                20
<210>5
<211>22
<212>DNA
<213>引物
<400>5
atcccatatc gtaagtaggt tg                                             22
<210>6
<211>8032
<212>DNA
<213>质粒pSY6
<400>6
tcgagataat tatccttacc agcccatagg gtgcgcccag atagggtgtt aagtcaagta    60
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tcgcataagg gagagc                                                    6196
<210>8
<211>1920
<212>DNA
<213>clostridium acetobutylicum ccpA-转化子突变序列
<400>8
atggctgcct ctattaaaga tgtcgctaga gaagcgagag tatctattgc aacagtttca    60
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aacctcaaaa tgaaaccaac aatggcaatt ttagaaagaa tcagtaaaaa ttcacaagaa    1440
aatatagacg aagtttttac aagactttat cgttatcttt tacgtccaga tatttattac    1500
gtggcgacgc gttgggaaat ggcaatgata gcgaaacaac gtaaaactct tgttgtatgc    1560
tttcattgtc atcgtcacgt gattcataaa cacaagtgaa tgtcgacagt gaatttttac    1620
gaacgaacaa taacagagcc gtatactccg agaggggtac gtacggttcc cgaagagggt    1680
ggtgcaaacc agtcacagta atgtgaacaa ggcggtacct ccctacttca cgttgtaggc    1740
tttgacaata tttatacatc atcaatattt tatccaaagc ttactacaat agagcaacct    1800
acttacgata tgggatctgt tggaatgaga atgcttataa aaataataaa taaagcagaa    1860
ccagaatgtc ttcattatgt acttgattac aatataattg agagagattc atgtaaataa    1920
<210>9
<211>20
<212>DNA
<213>测序引物
<400>9
gcaagaggca aatgaaatag                                                20
<210>10
<211>1132
<212>DNA
<213>质粒pSY6-ccpA测序验证序列
<400>10
acgtagttat tgggaggtca atctatgaaa tgcgattaag cttggctgca ggtcgacgga    60
tccccgggaa ttctataaaa tataaataat tttctaaaaa acttaacttc atgtgaaaag    120
tttgttaaaa tataaatgag cacgttaatc atttaacata gataattaaa tagtaaaagg    180
gagtgtcgac atatgctcga gataattatc cttaaaggac gtagatgtgc gcccagatag    240
ggtgttaagt caagtagttt aaggtactac tctgtaagat aacacagaaa acagccaacc    300
taaccgaaaa gcgaaagctg atacgggaac agagcacggt tggaaagcga tgagttacct    360
aaagacaatc gggtacgact gagtcgcaat gttaatcaga tataaggtat aagttgtgtt    420
tactgaacgc aagtttctaa tttcggtttc cttccgatag aggaaagtgt ctgaaacctc    480
tagtacaaag aaaggtaagt taacatctac gacttatctg ttatcaccac atttgtacaa    540
tctgtaggag aacctatggg aacgaaacga aagcgatgcc gagaatctga atttaccaag    600
acttaacact aactggggat accctaaaca agaatgccta atagaaagga ggaaaaaggc    660
tatagcacta gagcttgaaa atcttgcaag ggtacggagt actcgtagta gtctgagaag    720
ggtaacgccc tttacatggc aaaggggtac agttattgtg tactaaaatt aaaaattgat    780
tagggaggaa aacctcaaaa tgaaaccaac aatggcaatt ttagaaagaa tcagtaaaaa    840
ttcacaagaa aatatagacg aagtttttac aagactttat cgttatcttt tacgtccaga    900
tatttattac gtggcgacgc gttgggaaat ggcaatgata gcgaaacaac gtaaaactct    960
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gaattttacg acgacattac agagccgtat acttcgagag gggtacgtac ggttccgaga    1080
gggtggtgca aaccagtcac agtaatgtga acaaggcggt acctccctac tt            1132

Claims (4)

1.一种解除丙酮丁醇梭菌葡萄糖抑制效应的方法,其特征在于,所述方法通过二类内含子插入技术抑制丙酮丁醇梭菌的ccpA基因表达实现,所述通过二类内含子插入技术抑制丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达通过在丙酮丁醇梭菌ccpA基因中插入二类内含子DNA片段中断丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达实现,包括以下步骤:
首先,使用PCR扩增ccpA targetron片段,与经过同样酶切的pSY6载体连接,获得中断质粒pSY6-ccpA,其中,PCR扩增ccpA targetron的模板及引物设计方法来源于Sigma-Aldrich公司的TargetronTM Gene Knockout System(TA0100)kit;
然后,将pANS1质粒转化入E.coli ER2275,获得菌株E.coli ER2275/pANS1,将抽提获得的pSY6-ccpA质粒转化入E.coli ER2275/pANS1,获得Cac824I酶切位点被甲基化的pSY6-ccpA质粒;
最后,将Cac824I酶切位点被甲基化的pSY6-ccpA质粒转化入C.acetobutylicumATCC824菌株获得ccpA基因中断的丙酮丁醇梭菌突变株。
2.一种Clostridium acetobutylicum重组菌株,其特征在于,所述菌株的基因组中丙酮丁醇梭菌的ccpA基因表达被抑制,所述丙酮丁醇梭菌的ccpA基因表达被抑制通过在丙酮丁醇梭菌ccpA基因中插入二类内含子DNA片段中断丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达实现,包括以下步骤:
首先,使用PCR扩增ccpAtargetron片段,与经过同样酶切的pSY6载体连接,获得中断质粒pSY6-ccpA,其中,PCR扩增ccpA targetron的模板及引物设计方法来源于Sigma-Aldrich公司的TargetronTM Gene Knockout System(TA0100)kit;
然后,将pANS1质粒转化入E.coliER2275,获得菌株E.coliER2275/pANS1,将抽提获得的pSY6-ccpA质粒转化入E.coli ER2275/pANS1,获得Cac824I酶切位点被甲基化的pSY6-ccpA质粒;
最后,将Cac824I酶切位点被甲基化的pSY6-ccpA质粒转化入C.acetobutylicumATCC824菌株获得ccpA基因中断的丙酮丁醇梭菌突变株。
3.如权利要求2所述的重组菌株用于生产丙酮、丁醇、乙醇的应用,其特征在于,所述菌株同步利用葡萄糖-木糖混合糖进行发酵。
4.一种提高丙酮丁醇梭菌利用葡萄糖-木糖混合糖发酵生产丙酮、丁醇、乙醇能力的方法,其特征在于,所述方法通过二类内含子插入技术抑制丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达实现,所述通过二类内含子插入技术抑制丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达通过在丙酮丁醇梭菌ccpA基因中插入二类内含子DNA片段中断丙酮丁醇梭菌ccpA基因表达实现,包括以下步骤:
首先,使用PCR扩增ccpAtargetron片段,与经过同样酶切的pSY6载体连接,获得中断质粒pSY6-ccpA,其中,PCR扩增ccpA targetron的模板及引物设计方法来源于Sigma-Aldrich公司的TargetronTM Gene Knockout System(TA0100)kit;
然后,将pANS1质粒转化入E.coli ER2275,获得菌株E.coli ER2275/pANS1,将抽提获得的pSY6-ccpA质粒转化入E.coli ER2275/pANS1,获得Cac824I酶切位点被甲基化的pSY6-ccpA质粒;
最后,将Cac824I酶切位点被甲基化的pSY6-ccpA质粒转化入C.acetobutylicumATCC824菌株获得ccpA基因中断的丙酮丁醇梭菌突变株。
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应明等.枯草芽孢杆菌ccpA基因敲除及对其核黄素产量的影响.《微生物学报》.2006,第46卷(第1期),全文.
枯草芽孢杆菌ccpA基因敲除及对其核黄素产量的影响;应明等;《微生物学报》;20060204;第46卷(第1期);全文 *

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