CN112779203B - 高产l-半胱氨酸的基因工程菌及其构建与应用 - Google Patents
高产l-半胱氨酸的基因工程菌及其构建与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112779203B CN112779203B CN202110066393.6A CN202110066393A CN112779203B CN 112779203 B CN112779203 B CN 112779203B CN 202110066393 A CN202110066393 A CN 202110066393A CN 112779203 B CN112779203 B CN 112779203B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cysteine
- cysm
- unknown
- plasmid
- trc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/10—Transferases (2.)
- C12N9/1085—Transferases (2.) transferring alkyl or aryl groups other than methyl groups (2.5)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/195—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
- C07K14/24—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Enterobacteriaceae (F), e.g. Citrobacter, Serratia, Proteus, Providencia, Morganella, Yersinia
- C07K14/245—Escherichia (G)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/10—Transferases (2.)
- C12N9/13—Transferases (2.) transferring sulfur containing groups (2.8)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
- C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
- C12P13/12—Methionine; Cysteine; Cystine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y205/00—Transferases transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5)
- C12Y205/01—Transferases transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5) transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5.1)
- C12Y205/01047—Cysteine synthase (2.5.1.47)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y208/00—Transferases transferring sulfur-containing groups (2.8)
- C12Y208/01—Sulfurtransferases (2.8.1)
- C12Y208/01001—Thiosulfate sulfurtransferase (2.8.1.1)
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高产L‑半胱氨酸的基因工程菌及其构建方法,以及其在微生物发酵制备L‑半胱氨酸中的应用。本发明通过(1)强化大肠杆菌L‑半胱氨酸合成途径中S‑Sulfocysteine转化为L‑半胱氨酸的效率(2)强化大肠杆菌L‑半胱氨酸合成途径中硫代硫酸根的利用率得到L‑半胱氨酸高产的大肠杆菌基因工程菌株,L‑半胱氨酸的产量从3.90g/L提升到了4.88g/L。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种高产L-半胱氨酸的基因工程菌及其构建方法,以及其在微生物发酵制备L-半胱氨酸中的应用。
(二)背景技术
半胱氨酸(cysteine,符号cys或c)有两种同分异构体:L-半胱氨酸和D-半胱氨酸。生物体内绝大部分是L-半胱氨酸,其是生物体内S元素主要的存在形式之一,其是很多含硫化合物的代谢来源。L-半胱氨酸是分子式为HSCH2CH(NH2)COOH的半必需氨基酸,因具有巯基侧链而通常作为亲核试剂参与某些酶促反应。L-半胱氨酸的巯基易于氧化生成胱氨酸,它们在维持蛋白质结构中起重要作用,此外,L-半胱氨酸在生物体内还具有多种的生理作用,如抗氧化,参与抗生素耐受,还和细胞的运动能力有重要的关系。但是高浓度的L-半胱氨酸对细胞也表现出一定的毒性。
目前国内L-半胱氨酸的生产主要有以下3种方法:化学合成法——以α-溴丙烯酸甲酯和硫脲为原料,反应得到2-甲基噻唑啉-4-羧酸甲酯,在进一步水解得到;毛发水解法——将毛发或者羽毛加工形成胱氨酸后,溶解在盐酸中,然后通过电解还原制得;酶催化法——第一步与化学合成法相同通过反应得到2-甲基噻唑啉-4-羧酸(DL-ATC),在嗜噻唑假单胞菌的三种酶作用下不对称水解成L-半胱氨酸;综合考虑L-半胱氨酸现有生产方法的回收率和环境因素,以可再生的廉价基质用微生物发酵生产L-半胱氨酸受到越来越多的关注。而在德国Wacker公司实现了微生物发酵法产业化生产L-半胱氨酸。
随着微生物发酵技术的日益完善,人们开始使用细菌生产L-半胱氨酸,但因为野生菌株自身的代谢通路不足以高产L-半胱氨酸,所以需要通过代谢改造的方式来构建可以高产L-半胱氨酸的菌株。
(三)发明内容
本发明目的本发明目的是高产L-半胱氨酸的基因工程菌及其构建方法,以及其在微生物发酵制备L-半胱氨酸中的应用。
本发明采用的技术方案是:
一种高产L-半胱氨酸的基因工程菌,由如下方法构建:
(1)以菌株E.coil CCTCC NO:M 20191026为底盘菌,在其基因组中的cysM基因的启动子替换为trc启动子,得到工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM);
(2)将工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM)基因组中的NrdH基因的启动子替换为trc启动子,得到工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdH);
(3)将工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdH)基因组中的cysW基因的启动子替换为trc启动子,得到工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW);
(4)将工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW)基因组中的HflC基因和cysM基因铆钉连接,得到工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW HflC-cysM);
(5)在质粒上过表达glpE基因,转化到工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdHcysW HflC-cysM)中得到工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW HflC-cysM)/pglpE)F,即为所述高产L-半胱氨酸的基因工程菌。
优选的,所述基因工程菌为大肠杆菌ZJBSSC007(Escherichia coli ZJBSSC007),保存于中国典型培养物保藏中心(CCTCC),地址:中国武汉武汉大学,邮编:430072,保藏日期:2020年12月3日,保藏编号:CCTCC NO:M 2020847。
本发明通过用来源于pTrc99A的Trc启动子和RBS序列置换cysM和NrdH的原有启动子,构建HflC-cysM蛋白,增强胞内L-半胱氨酸前体OAS的合成和 S-Sulfocysteine转化为L-半胱氨酸的效率;通过用来源于pTrc99A的Trc启动子和RBS 序列置换cysW的原有启动子,增强了菌体对硫元素的摄取效率;通过在质粒上过表达glpE基因增强了菌体对硫代硫酸根的使用效率。
本发明还涉及构建所述基因工程菌的方法,包括如下步骤:
(1)以菌株E.coil CCTCC NO:M 20191026为底盘菌,在其基因组中的cysM基因的启动子替换为trc启动子,得到工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM);
(2)将工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM)基因组中的NrdH基因的启动子替换为trc启动子,得到工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdH);
(3)将工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdH)基因组中的cysW基因的启动子替换为trc启动子,得到工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW);
(4)将工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW)基因组中的HflC基因和cysM基因铆钉连接,得到工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW HflC-cysM);
(5)在质粒上过表达glpE基因,转化到工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdHcysW HflC-cysM)中得到工程菌E.coil W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW HflC-cysM)/pglpE)F,即为所述高产L-半胱氨酸的基因工程菌。
具体的,所述trc启动子核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
本发明还涉及所述基因工程菌在微生物发酵制备L-半胱氨酸中的应用。
所述应用为:将所述基因工程菌菌株接种至发酵培养基中,于25~30℃、180~200rpm条件下进行发酵培养,发酵结束后取发酵液上清分离纯化得到所述L-半胱氨酸。
所述发酵培养基组成如下:葡萄糖40~45g/L、(NH4)2SO4 5~10g/L、KH2PO4 0.5~2.0g/L、Na2S2O3 5~10g/L、酵母提取物8g/L,Na2HPO4·10H2O 1~5g/mL,0.5~2.0ml/L 微量元素溶液,溶剂为去离子水,pH值自然;所述微量元素溶液组成如下:500g/L MgSO4·7H2O,5g/L FeSO4·7H2O,5g/L MnSO4·8H2O,5g/L ZnSO4,溶剂为去离子水。
优选的,所述发酵培养基组成如下:葡萄糖42g/L、(NH4)2SO49g/L、KH2PO4 1g/L、Na2S2O37g/L、酵母提取物8g/L,Na2HPO4·10H2O 2.52g/mL,1ml/L微量元素溶液,溶剂为去离子水,pH值自然;微量元素溶液组成为:500g/L MgSO4·7H2O,5g/L FeSO4·7H2O,5g/LMnSO4·8H2O,5g/L ZnSO4,溶剂为去离子水。
所述基因工程菌发酵前,通常先接种至LB培养基中,于温度37℃、转速200rpm 的摇床上过夜培养,然后以体积浓度5%接种量接种到发酵培养基中培养。
本发明有益效果主要体现在:本发明通过(1)强化大肠杆菌L-半胱氨酸合成途径中S-Sulfocysteine转化为L-半胱氨酸的效率(2)强化大肠杆菌L-半胱氨酸合成途径中硫代硫酸根的利用率得到L-半胱氨酸高产的大肠杆菌基因工程菌株,L-半胱氨酸的产量从3.90g/L提高到了4.88g/L。
(四)附图说明
图1为L-半胱氨酸代谢途径图和本发明改造位点;
图2为实施例2构建工程菌OD600及发酵液上清中的L-半胱氨酸含量;
图3为实施例3构建工程菌OD600及发酵液上清中的L-半胱氨酸含量;
图4为实施例4构建工程菌OD600及发酵液上清中的L-半胱氨酸含量;
图5为实施例5构建工程菌OD600及发酵液上清中的L-半胱氨酸含量;
图6为实施例5构建工程菌OD600及发酵液上清中的L-半胱氨酸含量。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此:
本发明亲本E.coli菌株W3110 EYC来自中国典型培养物保藏中心,保藏编号CCTCC NO:M 20191026,已在CN 111019877A中公开。
菌株E.coli W3110来自耶鲁大学CGSC保藏中心(Coli Genetic Stock Center),保藏日期1975年8月5日,保藏编号CGSC#4474,已在专利US 2009/0298135A1, US2010/0248311A1中公开。
表1:基因编辑涉及的基因及相应途径
基因名称 | 涉及途径 |
metF | 四氢叶酸的合成 |
fliY | 半胱氨酸的内运 |
glyA | 丝氨酸降解 |
GCV | 甘氨酸降解 |
malY | 蛋氨酸的合成 |
表2:引物序列
实施例中,如未特别说明,所述卡那霉素在培养基中终浓度为0.05mg/L,所述壮观霉素在培养基中终浓度为0.05mg/L,所述氨苄霉素在培养基中终浓度为 0.10mg/L。
实施例1:L-半胱氨酸含量的测定
检测方法如下:
酸性茚三酮配制:称取250mg茚三酮加入6mL乙酸和4mL盐酸,配制成酸性茚三酮溶液。
样品处理:将样品浓度稀释到0.1~1g/L之间;
反应条件:分别取500μL样品、500μL乙酸和500μL酸性茚三酮混合,沸水浴 10min;
检测条件:将反应样品在OD560 nm处测定其OD560值。
实施例2:构建有效菌株E.coli W3110 EYC(Trc-cysM)及摇瓶发酵
以Escherichia coli W3110 EYC(CCTCC NO:M 20191026)为出发菌株,使用CRISPR-Cas9介导的基因编辑技术(Yu Jiang et al.2015Multigene Editing in theEscherichia coli Genome via the CRISPR-Cas9 System.Applied EnvironmentalMicrobiology.81:2506-2514),用来源于pTrc99A的trc启动子(核苷酸序列如SEQ ID No.1所示),在基因组替换cysM的原有启动子,以增强cysM的表达强度。
(1)构建pTarget-cysM质粒:以pTarget F质粒(Addgene Plasmid#62226)为模版,以pT-cysM-F/pT-cysM-R为引物PCR扩增,PCR产物经过Dpn I在37℃保温消化3h,再转化到E.coli DH5α,壮观酶素平板筛选,测序验证获得正确的pTarget-cysM 质粒,用于后续连接DonorDNA。
(2)构建pTD-cysM含Donor质粒:以E.coli W3110基因组为模版, pTD-cysM-up-F与pTD-cysM-up-R为引物扩增获得上游部分donor DNA(F1), pTD-cysM-down-F和pTD-cysM-down-R为引物扩增获得下游部分donor DNA(F2),胶回收纯化PCR片段得到F1和F2;以pTcysM质粒为模板,以pTD-line-F/pTD-line-R 为引物扩增质粒线性化片段,PCR产物经过DpnI在37℃保温消化3h,Clean up试剂盒回收DNA片段;按照(One step clone kit,VazymeBiotech,Nanjing,China)说明书将线性化pTarget-cysM质粒、片段F1和F2连接在一起,通过测序验证得到 pTD-cysM质粒。
(3)将pCas质粒(Addgene Plasmid#62225)导入E.coli W3110EYC中,挑选单克隆到含0.05mg/L卡那霉素的LB试管中,30℃过夜培养;再以体积浓度1%的接种量接种到含50mLLB培养基的250mL摇瓶中,并加入500μl 1mol/L的L-阿拉伯糖, 150rpm、30℃培养至OD600 0.4~0.6;4000rpm,4℃离心10min收集细胞,制备电转化感受态,详细过程见(Molecular Cloning:A Laboratory Manual,3ed Edition,99-102)的描述。
(3)取150ng pTD-cysM质粒与100μl电转感受态细胞混合,转入预冷的2mm 电击杯中,冰浴1min左右,用电穿孔仪(MicroPluserTM,BIO-RAD)进行电击转化,电击完成后立即加入1mL LB培养基并立即轻柔吸出,转移到1.5mL离心管中,30℃复苏2~3h后涂布含0.05mg/L卡那霉素和0.05mg/L壮观霉素的LB平板,30℃倒置培养18~20h,以cysM-VF和Trc-down为引物进行菌落PCR验证,若能成功克隆出一段600bp左右的片段,则证明是E.coli W3110EY(Trc-cysM)阳性菌落。
(4)pTarget和pCas质粒消除:挑取阳性单菌落接种到含1mM IPTG和0.05mg/L 卡那霉素的LB试管,30℃培养过夜,次日菌液划线于含0.05mg/L卡那霉素的LB平板,30℃培养24h,挑取单菌落划线于含0.05mg/L壮观霉素的LB平板,不能在含 0.05mg/L壮观霉素的LB平板的单菌落其pTarget-cysM质粒成功消除,挑取 pTarget-cysM质粒成功消除的单菌落于LB试管,37℃培养过夜,次日菌液划线于LB 平板,37℃培养12h,挑取单菌落划线于含0.05mg/L卡那霉素的LB平板,不能在含 0.05mg/L卡那霉素的LB平板的单菌落其pCas质粒成功消除,最终得到无质粒E.coli W3110EY(Trc-cysM)。
(5)将E.coli W3110EY(Trc-cysM),以E.coli W3110EYC为对照组,分别接种到10mL的LB培养基中,37℃、200rpm培养过夜;接种1mL预培养物到装有20mL 的SS培养基的500mL摇瓶中,然后在30℃、200rpm培养发酵到OD600=0.8-1.0 时,添加终浓度为0.1mM的IPTG,继续培养48h;发酵结束后取1mL发酵液测定 OD600,取1mL发酵液,12000rpm室温离心3min,将发酵上清稀释5倍,根据实施例1方法进行检测,OD600及发酵液上清中的L-半胱氨酸含量如图2所示。
由图可见,基因组替换cysM基因启动子,L-半胱氨酸产量从3.90g/L增加到4.08g/L,这说明cysM表达的增强可有效增加前体物质OAS的合成,从而有利于大肠杆菌L-半胱氨酸的合成。
LB培养基:10g/L蛋白胨,5g/L酵母提取物,10g/L NaCl,溶剂为去离子水,pH 值自然。
SS发酵培养基组成如下:葡萄糖42g/L、(NH4)2SO49g/L、KH2PO4 1g/L、 Na2S2O37g/L、酵母提取物8g/L,Na2HPO4·10H2O 2.52g/mL,1ml/L微量元素溶液,溶剂为去离子水,pH值自然;微量元素溶液组成为:500g/L MgSO4·7H2O,5g/L FeSO4·7H2O,5g/L MnSO4·8H2O,5g/LZnSO4,溶剂为去离子水。
实施例3:构建有效菌株E.coli W3110EYC(Trc-cysM NrdH)及摇瓶发酵
(1)构建pTarget-NrdH质粒:以pTarget F质粒(Addgene Plasmid#62226)为模版,以pT-NrdH-F/pT-NrdH-R为引物PCR扩增,PCR产物经过Dpn I在37℃保温消化3h,再转化到E.coli DH5α,壮观酶素平板筛选,测序验证获得正确的pTarget-NrdH 质粒,用于后续连接DonorDNA。
(2)构建pTD-NrdH质粒:以E.coli W3110基因组为模版,pTD-NrdH-up-F、 pTD-NrdH-up-R、pTD-NrdH-down-F和pTD-NrdH-down-R为引物,构建步骤同实施例2(2),得到pTD-NrdH质粒。
(3)将pCas质粒(Addgene Plasmid#62225)导入实施例2获得的E.coli W3110EY(trc-cysM)感受态中,E.coli W3110EY(trc-cysM)感受态制备方法同实施例2(3)。
(4)构建得到E coli W3110 EYC(trc-cysM NrdH)阳性菌落,构建方法同实施例2(4)。
(5)质粒消除:实施方法同实施例2(5),获得无质粒E coli W3110 EYC(trc-cysMNrdH)。
(6)将构建的E coli W3110 EYC(trc-cysM NrdH)生产菌株以实施例2构建的E.coli W3110 EYC(trc-cysM)为对照组,按照实施例2(6)方法进行摇瓶测试和检测。OD600及发酵液上清中的L-半胱氨酸含量如图3所示。
由图可见,基因组替换NrdH基因启动子,L-半胱氨酸产量从4.08g/L增加到4.25g/L,这说明NrdH表达的增强可以提高S-Sulfocysteine转化为L-半胱氨酸的效率,从而有利于大肠杆菌L-半胱氨酸的合成。
实施例4:构建有效菌株E.coli W3110EYC(Trc-cysM NrdH cysW)及摇瓶发酵
(1)构建pTarget-cysW质粒:以pTarget F质粒(Addgene Plasmid#62226)为模板,以pT-cysW-F/pT-cysW-R为引物PCR扩增,PCR产物经过DpnI在37℃保温消化 3h,再转化到E.coil DH5α,壮观霉素平板筛选,测序验证获得正确的pTarget-cysW 质粒,用于后续连接DonorDNA。
(2)构建pTD-cysW质粒:以E.coil W3110基因组为模板,pTD-cysW-up-F、 pTD-cysW-up-R、pTD-cysW-down-F和pTD-cysW-down-R为引物,构建步骤同实施例 2(2),得到pTD-cysW质粒。
(3)将pCas质粒(Addgene Plasmid#62225)导入实施例3获得的E.coli W3110EY(trc-cysM NrdH)感受态中,E.coli W3110EY(trc-cysM NrdH)感受态制备方法同实施例2(3)。
(4)构建得到E coli W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW)阳性菌落,构建方法同实施例2(4)。
(5)质粒消除:实施方法同实施例2(5),获得无质粒E coli W3110 EYC(trc-cysMNrdH cysW)。
(6)将构建的E coli W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW)生产菌株以实施例3 构建的E.coli W3110 EYC(trc-cysM NrdH)为对照组,按照实施例2(6)方法进行摇瓶测试和检测。OD600及发酵液上清中的L-半胱氨酸含量如图4所示。
由图可见,基因组替换cysW基因启动子,L-半胱氨酸产量从4.25g/L增加到4.43g/L,这说明cysW表达的增强可有效增加菌体对硫元素的利用率,从而有利于大肠杆菌L-半胱氨酸的合成。
实施例5:构建有效菌株E.coli W3110EYC(Trc-cysM NrdH cysW HflC-cysM)及摇瓶发酵
(1)构建pTarget-HflCM质粒:以pTarget F质粒(Addgene Plasmid#62226)为模版,以pT-HflCM-F/pT-HflCM-R为引物PCR扩增,PCR产物经过Dpn I在37℃保温消化3h,再转化到E.coli DH5α,壮观酶素平板筛选,测序验证获得正确的 pTarget-HflCM质粒,用于后续连接DonorDNA。
(2)构建pTD-HflCM质粒:以E.coil W3110基因组为模板,pTD-HflC-up-F、 pTD-HflC-up-R、pTD-M-down-F、pTD-M-down-R、linker-F和linker-R为引物,构建步骤同实施例2(2),得到pTD-HflM质粒。
(3)将pCas质粒(Addgene Plasmid#62225)导入实施例4获得的E.coli W3110EY(trc-cysM NrdH cysW)感受态中,E.coli W3110EY(trc-cysM NrdH cysW)感受态制备方法同实施例2(3)。
(4)构建得到E coli W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW HflC-cysM)阳性菌落,构建方法同实施例2(4)。
(5)质粒消除:实施方法同实施例2(5),获得无质粒E coli W3110 EYC(trc-cysMNrdH cysW HflC-cysM)。
(6)将构建的E coli W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW HflC-cysM)生产菌株以实施例4构建的E.coli W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW)为对照组,按照实施例2 (6)方法进行摇瓶测试和检测。OD600及发酵液上清中的L-半胱氨酸含量如图5所示。
由图可见,将基因组的HflC与cysM铆钉后,L-半胱氨酸产量从4.43g/L增加到4.67g/L,这说明HflC和cysM的铆钉蛋白可以有效提高cysM的表达,从而有利于大肠杆菌L-半胱氨酸的合成。
实施例6:过表达质粒pC glpE菌株的构建及其摇瓶发酵
(1)构建pC glpE质粒:在以之前构建的PEAmC质粒为模板,以 PEAmC-line-F/PEAmC-line-R为引物获得PCR线性扩增产物PEAmC-line质粒,PCR 产物经过Dpn I在37℃保温消化3h后用Clean up试剂盒回收DNA片段;在以 Corynebacterium glutamicum的基因组为模板,以p glpE-F/pglpE-R为引物获得PCR 扩增产物glpE,Clean up试剂盒回收DNA片段;按照(One step clone kit,Vazyme Biotech,Nanjing,China)说明书将线性化PEAmC-line质粒、片段glpE连接在一起,将连接产物通过化学转化法转化到DH5α感受态中;最后挑选克隆子,通过测序验证得到pC glpE质粒。
(2)制备E coli W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW HflC-cysM)化学转化感受态,详细过程见(Molecular Cloning:A Laboratory Manual,3ed Edition,99-102)的描述。
(3)将构建好的pC glpE质粒,通过化学转化法转化到E coli W3110 EYC(cysMNrdH cysW HflC-cysM)感受态中,获得E coli W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW HflC-cysM)/pEAmC glpE。
(4)将构建的生产菌株E coli W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW HflC-cysM) /pEAmC glpE以实施例5构建的E coli W3110 EYC(trc-cysM NrdH cysW)为对照组,按照实施例2(6)方法进行摇瓶测试和检测。OD600及发酵液上清中的L-半胱氨酸含量如图6所示。
由图可见,在质粒上过表达glpE基因,L-半胱氨酸产量从4.67g/L增加到4.88g/L,这说明质粒上过表达glpE基因,有利于大肠杆菌L-半胱氨酸的合成。
序列表
<110> 浙江工业大学
<120> 高产L-半胱氨酸的基因工程菌及其构建与应用
<160> 44
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 66
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 1
ttgacaatta atcatccggc tcgtataatg tgtagaccac aacggttttc acacaggaaa 60
cagacc 66
<210> 2
<211> 21
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 2
ggctgttttg gcggatgaga g 21
<210> 3
<211> 53
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 3
gtgtgaaatt gttatccgct cacaattcca cacttagtac agcagacggg cgc 53
<210> 4
<211> 53
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 4
gagcggataa caatttcaca caggaaacag accatgagct tttttcacgc cag 53
<210> 5
<211> 41
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 5
ctctcatccg ccaaaacagc cttataaacc aggtcgaacc c 41
<210> 6
<211> 20
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 6
gcgtgctaac tgcgctgaac 20
<210> 7
<211> 20
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 7
tactgccgcc aggcaaattc 20
<210> 8
<211> 50
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 8
taatactagt caaacagaca taacaacatt gttttagagc tagaaatagc 50
<210> 9
<211> 50
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 9
gctctaaaac aatgttgtta tgtctgtttg actagtatta tacctaggac 50
<210> 10
<211> 45
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 10
cggtgctttt tttgaattct ctagatcgag atttcccgcc tggac 45
<210> 11
<211> 67
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 11
ccgctcacaa ttccacacat tatacgagcc ggatgattaa ttgtcaaatt caccccgaat 60
gttgtta 67
<210> 12
<211> 67
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 12
atgtgtggaa ttgtgagcgg ataacaattt cacacaggaa acagaccatg aaattagcac 60
atctggg 67
<210> 13
<211> 45
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 13
gggtaataga tctaagcttc tgcaggcaca tcgacgccct gaaca 45
<210> 14
<211> 25
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 14
ctgcagaagc ttagatctat taccc 25
<210> 15
<211> 25
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 15
tctagagaat tcaaaaaaag caccg 25
<210> 16
<211> 20
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 16
ggccttttgc tcacatgttc 20
<210> 42
<211> 20
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 42
tagcacgatc aacggcactg 20
<210> 43
<211> 20
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 43
atgaaattag cacatctggg 20
<210> 44
<211> 18
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 44
acacattata cgagccgg 18
<210> 17
<211> 50
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 17
taatactagt atgcatactg tccaggcata gttttagagc tagaaatagc 50
<210> 18
<211> 50
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 18
gctctaaaac tatgcctgga cagtatgcat actagtatta tacctaggac 50
<210> 19
<211> 45
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 19
cggtgctttt tttgaattct ctagactgtg ctcggcgtca ccatc 45
<210> 20
<211> 67
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 20
ccgctcacaa ttccacacat tatacgagcc ggatgattaa ttgtcaatta tgcctggaca 60
gtatgca 67
<210> 21
<211> 67
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 21
atgtgtggaa ttgtgagcgg ataacaattt cacacaggaa acagaccatg ttcgattttt 60
caaaggt 67
<210> 22
<211> 45
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 22
gggtaataga tctaagcttc tgcaggattc tgtgggctac acagg 45
<210> 23
<211> 50
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 23
taatactagt gcaaaagaga acgattgcgt gttttagagc tagaaatagc 50
<210> 24
<211> 50
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 24
gctctaaaac tatgcctgga cagtatgcat actagtatta tacctaggac 50
<210> 25
<211> 20
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 25
ggattccgcg atctgttttc 20
<210> 26
<211> 59
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 26
gtgaccacac attatacgag ccggatgatt aattgtcaaa ccgaaacaga ctgttaacc 59
<210> 27
<211> 59
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 27
atccggctcg tataatgtgt ggtcacaaag gagatataca tggcacaaca gactccttt 59
<210> 28
<211> 20
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 28
gaacggtttc atcccttcca 20
<210> 29
<211> 20
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 29
tctgccaggt gcagcgttag 20
<210> 30
<211> 50
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 30
taatactagt ggtatgaacc tggcgcatgg gttttagagc tagaaatagc 50
<210> 31
<211> 50
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 31
gctctaaaac ccatgcgcca ggttcatacc actagtatta tacctaggac 50
<210> 32
<211> 45
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 32
cggtgctttt tttgaattct ctagaaacag ggcttcacgt tgatc 45
<210> 33
<211> 30
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 33
accgtttcgc ccgcatctcc tgactcagct 30
<210> 34
<211> 30
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 34
ggagatgcgg gcgaaacggt gatttgctgt 30
<210> 35
<211> 45
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 35
ctgcagaagc ttagatctat taccctggca aagtggagaa ccgtg 45
<210> 36
<211> 53
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 36
gagcggataa caatttcaca caggaaacag accatgacca ccagcccgac cag 53
<210> 37
<211> 41
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 37
ctctcatccg ccaaaacagc cttaccactg ttcatgctgc g 41
<210> 38
<211> 42
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 38
gtatatctcc ttggtcgcct atttaccact gttcatgctg cg 42
<210> 39
<211> 21
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 39
ggctgttttg gcggatgaga g 21
<210> 40
<211> 20
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 40
gcagaaatta ttgcaaccgc 20
<210> 41
<211> 20
<212> DNA
<213> 未知(Unknown)
<400> 41
tactgccgcc aggcaaattc 20
Claims (4)
1.一种高产L-半胱氨酸的基因工程菌,其特征在于所述基因工程菌为大肠杆菌ZJBSSC007(Escherichia coli ZJBSSC007),保存于中国典型培养物保藏中心(CCTCC),地址:中国武汉武汉大学,邮编:430072,保藏日期:2020年12月4日,保藏编号:CCTCC NO:M2020847。
2.权利要求1所述基因工程菌在微生物发酵制备L-半胱氨酸中的应用。
3.如权利要求2所述的应用,其特征在于所述应用为:将所述基因工程菌菌株接种至发酵培养基中,于25~30℃、180~200rpm条件下进行发酵培养,发酵结束后取发酵液上清分离纯化得到所述L-半胱氨酸。
4.如权利要求3所述的应用,其特征在于所述发酵培养基组成如下:葡萄糖40~45g/L、(NH4)2SO4 5~10g/L、KH2PO4 0.5~2.0g/L、Na2S2O3 5~10g/L、酵母提取物8g/L,Na2HPO4·10H2O1~5g/mL,0.5~2.0 ml/L微量元素溶液,溶剂为去离子水,pH值自然;所述微量元素溶液组成如下:500g/L MgSO4·7H2O,5g/L FeSO4·7H2O,5g/L MnSO4·8H2O,5g/L ZnSO4,溶剂为去离子水。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110066393.6A CN112779203B (zh) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | 高产l-半胱氨酸的基因工程菌及其构建与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110066393.6A CN112779203B (zh) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | 高产l-半胱氨酸的基因工程菌及其构建与应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112779203A CN112779203A (zh) | 2021-05-11 |
CN112779203B true CN112779203B (zh) | 2022-12-30 |
Family
ID=75757498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110066393.6A Active CN112779203B (zh) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | 高产l-半胱氨酸的基因工程菌及其构建与应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112779203B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111019877B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-04-19 | 浙江工业大学 | 一种产l-半胱氨酸的基因工程菌、构建方法及应用 |
CN114350586B (zh) * | 2022-01-24 | 2023-07-28 | 浙江工业大学 | 高产l-半胱氨酸的基因工程菌、构建方法及应用 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4622111B2 (ja) * | 2001-02-09 | 2011-02-02 | 味の素株式会社 | L−システイン生産菌及びl−システインの製造法 |
US7300776B2 (en) * | 2004-04-26 | 2007-11-27 | Ajinomoto Co., Inc. | L-amino acid-producing bacterium and a method for producing L-amino acid |
CN110317766B (zh) * | 2019-05-23 | 2020-08-28 | 浙江工业大学 | 一种高产l-半胱氨酸的基因工程菌、构建方法及应用 |
CN111019877B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-04-19 | 浙江工业大学 | 一种产l-半胱氨酸的基因工程菌、构建方法及应用 |
-
2021
- 2021-01-19 CN CN202110066393.6A patent/CN112779203B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112779203A (zh) | 2021-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112779203B (zh) | 高产l-半胱氨酸的基因工程菌及其构建与应用 | |
CN108060114B (zh) | 一种发酵生产l-丙氨酸的大肠杆菌及其应用 | |
CN113234652B (zh) | 高效合成麦角硫因的工程菌的构建方法与应用 | |
CN111100834A (zh) | 一种提高基因工程菌泛酸产量的构建方法及菌株 | |
CN116004500A (zh) | 一种生产l-缬氨酸的基因工程菌及其构建方法与应用 | |
CN110317766B (zh) | 一种高产l-半胱氨酸的基因工程菌、构建方法及应用 | |
CN109722459B (zh) | 一种5-氨基乙酰丙酸高产菌株及其制备方法与应用 | |
JPWO2020208842A5 (zh) | ||
CN109456987B (zh) | 高产l-亮氨酸的相关基因及工程菌构建方法与应用 | |
CN113249238B (zh) | 一株耐酸酿酒酵母及其在有机酸制备中的应用 | |
WO2021037190A1 (zh) | 一种2-异丙基苹果酸合成酶及其工程菌与应用 | |
CN113736719B (zh) | 一种谷氨酸棒杆菌基因工程菌及其在亚精胺生产中的应用 | |
CN111019877B (zh) | 一种产l-半胱氨酸的基因工程菌、构建方法及应用 | |
CN112779200B (zh) | 高产l-甲硫氨酸的基因工程菌及其构建与应用 | |
CN116355818A (zh) | 一种生产l-亮氨酸的基因工程菌及其应用 | |
CN114410562A (zh) | 一种克雷伯氏菌工程菌及其在生产乙醇中的应用 | |
CN112300972B (zh) | 以木质素为原料生产粘糠酸的基因工程菌 | |
CN106282083B (zh) | 一种利用葡萄糖合成d-乳酸的重组菌及其构建方法与应用 | |
CN116536237B (zh) | 改造的大肠杆菌及其在发酵生产l-缬氨酸中的应用 | |
CN114107148B (zh) | 一种高产透明质酸的基因工程菌株及其应用 | |
CN116555150B (zh) | 用于发酵生产l-缬氨酸的重组大肠杆菌 | |
CN116536236B (zh) | 一种重组菌及其在生产l-缬氨酸中的应用 | |
CN114606253B (zh) | 一种无外源氨基酸作用下高产l-甲硫氨酸的重组大肠杆菌及其应用 | |
CN110872595B (zh) | 抗酸表达盒及其在发酵产有机酸中的应用 | |
CN117402225A (zh) | 甲醇耐受性蛋白及提高微生物的甲醇耐受性或利用率的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |