JP2023535865A - Construction and use of fimbriated E. coli to improve production efficiency - Google Patents

Construction and use of fimbriated E. coli to improve production efficiency Download PDF

Info

Publication number
JP2023535865A
JP2023535865A JP2022575251A JP2022575251A JP2023535865A JP 2023535865 A JP2023535865 A JP 2023535865A JP 2022575251 A JP2022575251 A JP 2022575251A JP 2022575251 A JP2022575251 A JP 2022575251A JP 2023535865 A JP2023535865 A JP 2023535865A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coli
yrah
recombinant
phb
wqm026
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.)
Granted
Application number
JP2022575251A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7507897B2 (en
Inventor
王小元
喬君
檀▲しん▼
任鴻宇
呉錚
胡暁清
李▲イェ▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangnan University
Original Assignee
Jiangnan University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Publication of JP2023535865A publication Critical patent/JP2023535865A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7507897B2 publication Critical patent/JP7507897B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/74Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/08Lysine; Diaminopimelic acid; Threonine; Valine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/62Carboxylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/185Escherichia
    • C12R2001/19Escherichia coli

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本発明は、大腸菌ゲノムにおける線毛遺伝子群をノックアウトすることを含む、大腸菌の増殖を促進し且つその発酵生成物の収量を増加する方法を提供し、前記線毛遺伝子群は、yagV-Z、gltF-yhcF、fimA-H、sfmA-F、ycbQ-F、ydeQ-T、yraH-K、yadC-N、yehA-D、ybgO-D、yfcO-V及び/又はygiL-Iであることを特徴とする。また、前記方法により得られる組み換え大腸菌、並びに当該大腸菌によりPHB及びL-トレオニンを発酵生産する方法を提供する。【選択図】図1The present invention provides a method for promoting the growth of E. coli and increasing the yield of its fermentation products, comprising knocking out a pilus gene cluster in the E. coli genome, said pilus gene cluster being yagV-Z, gltF-yhcF, fimA-H, sfmA-F, ycbQ-F, ydeQ-T, yraH-K, yadC-N, yehA-D, ybgO-D, yfcO-V and/or ygiL-I shall be. The present invention also provides a recombinant E. coli obtained by the above method, and a method for fermentatively producing PHB and L-threonine using the E. coli. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、生産効率を向上させる線毛無し大腸菌の構築及び使用に関し、遺伝子工学及び発酵工学の分野に属する。 The present invention relates to the construction and use of pililess E. coli to improve production efficiency, and belongs to the fields of genetic engineering and fermentation engineering.

細菌の線毛は、細胞上に現れる大きくて長く、薄い超分子タンパク質の付属物であり、バイオフィルムの形成、走化性、接着、膜を介したDNA移動を担っている。また、線毛も、細菌バイオフィルムの重要な構成要素であり、産業活動に対するさまざまな悪影響がある。例えば、製品の腐敗や汚染のリスクを増加させること、酷い感染を引き起こすこと、休眠細胞を形成して抗生物質の薬剤耐性を増加させること、細菌のエネルギーや基質を消費させること、栄養物質の拡散を阻害すること、バイオファウリングの形成、熱伝達の低減、腐食の増加、発酵装置の使用寿命の短縮などが挙げられる。 Bacterial pili are large, long, thin supramolecular protein appendages that appear on cells and are responsible for biofilm formation, chemotaxis, adhesion, and transmembrane DNA movement. Pili are also important components of bacterial biofilms and have various adverse effects on industrial operations. For example, increasing the risk of product spoilage and contamination, causing severe infections, forming dormant cells and increasing resistance to antibiotics, consuming bacterial energy and substrates, and spreading nutrients. formation of biofouling, reduced heat transfer, increased corrosion, shortened useful life of fermentation equipment, and the like.

ポリヒドロキシアルカノエート(PHAs)は、様々なヒドロキシアシル補酵素aを基質として合成され、不溶性の球状封入体又はPHA粒子として細胞内に保持される。一般的に、PHAsは、炭素当量を減らして余分な炭素を蓄える上で重要な役割を担っており、それにより、飢餓時のストレスに対する細胞の抵抗力を向上させることができると考えらえる。PHAsは、生分解性、生体適合性、ガスバリア性、圧電性、非線形光学活性など、官能基に起因する特殊な特性を有しており、このPHAsの特性により、生分解性プラスチック、組織工学用足場、及びその他多くの潜在的な用途に使用される。ポリ-3-ヒドロキシブチレート(PHB)は、PHAの一種であり、大腸菌はPHBの工業生産によく用いられる。L-スレオニンは、人体に必須な栄養アミノ酸で、タンパク質合成の重要な構成要素である。人間の食品、化粧品、医薬品、動物飼料及び健康食品に広く用いられている。 Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are synthesized using various hydroxyacyl coenzymes a as substrates and retained in cells as insoluble spherical inclusion bodies or PHA particles. In general, PHAs play an important role in reducing carbon equivalents and storing excess carbon, which could improve the resistance of cells to starvation stress. PHAs have special properties due to their functional groups, such as biodegradability, biocompatibility, gas barrier properties, piezoelectricity, and nonlinear optical activity. Used for scaffolding, and many other potential uses. Poly-3-hydroxybutyrate (PHB) is a kind of PHA, and E. coli is often used for industrial production of PHB. L-threonine is an essential nutritional amino acid for the human body and an important component of protein synthesis. Widely used in human food, cosmetics, medicine, animal feed and health food.

大腸菌によるPHB及びL-スレオニンの合成においては、生成物と細胞の増殖とのバランスを取ることがポイントになる。詳しくは、細胞を良好に増殖させると同時に、その合成経路の代謝の流れを強化し、さらに生成物の合成経路の発現量を制御して収量を上げる。既存の報告では、主に、発酵条件の最適化、代謝経路の最適化、細胞内の補酵素濃度の増加、及び発現プラスミドの最適化などによりPHB合成を向上させており、L-スレオニンの効率的合成は、脂肪酸遮断、リン酸転移酵素系、基質再分配などの代謝経路の修飾に焦点を当てている。PHB及びL-スレオニンの合成基質であるアセチルコエンザイムA及びオキサロ酢酸は、それぞれ解糖系及びクエン酸回路から得られるため、PHB及びL-スレオニンを大量に生産すると、大量の炭素源を消費して菌の増殖に重大な影響を与える。このため、PHBの生収量の増加は、工業上の生産需要を満足することができず、L-スレオニンの発酵成長が遅くなる。したがって、菌株の増殖を促進させ、PHB及びL-スレオニンの合成を向上させる新たな方法を提供することは、PHB及びL-スレオニンの合成をさらに向上させるために非常に重要である。 In the synthesis of PHB and L-threonine by Escherichia coli, it is important to balance the product and cell growth. Specifically, the cells are grown well, and at the same time, the metabolic flux of the synthetic pathway is enhanced, and the expression level of the synthetic pathway of the product is controlled to increase the yield. Existing reports mainly improve PHB synthesis by optimizing fermentation conditions, optimizing metabolic pathways, increasing intracellular coenzyme concentrations, and optimizing expression plasmids, and the efficiency of L-threonine is improved. Biological synthesis focuses on modifications of metabolic pathways such as fatty acid blockade, the phosphotransferase system, and substrate redistribution. Acetyl coenzyme A and oxaloacetate, which are synthetic substrates for PHB and L-threonine, are obtained from the glycolytic system and the citric acid cycle, respectively. It has a significant effect on the growth of fungi. Therefore, the increase in raw yield of PHB cannot satisfy the industrial production demand, and the fermentative growth of L-threonine slows down. Therefore, it is very important to enhance the growth of strains and provide new methods to improve PHB and L-threonine synthesis to further improve PHB and L-threonine synthesis.

本発明は、上記の技術的課題を解決するために、大腸菌から大腸菌ゲノムにおける線毛遺伝子群の64個の遺伝子をノックアウトして突然変異菌WQM026を得ることを提供する。WQM026菌株は、栄養不足(M9)培地での増殖が速くなり、菌体の総量が増加した。続いて、PHB及びL-スレオニンの合成に関連する遺伝子をそれぞれコンパクト化した後の菌株WQM026に形質転換して得られた組み換え菌WQM026/pBHR68及びWQM026/pFW01-thrA*BC-rhtCは、PHB及びスレオニンを効率的に合成できる。 In order to solve the above technical problems, the present invention provides mutant strain WQM026 by knocking out 64 genes of the pilus gene cluster in the E. coli genome from E. coli. The WQM026 strain grew faster on nutrient-deficient (M9) medium and increased the total amount of cells. Subsequently, the recombinant bacteria WQM026/pBHR68 and WQM026/pFW01-thrA*BC-rhtC obtained by transforming the strain WQM026 after compacting the genes related to the synthesis of PHB and L-threonine, respectively, were transformed into PHB and L-threonine. It can efficiently synthesize threonine.

本発明の第1の目的は、大腸菌の増殖を促進し且つその発酵生成物の収量を増加する方法を提供することであって、当該方法は、大腸菌ゲノムにおける線毛遺伝子群をノックアウトすることを含み、前記線毛遺伝子群は、yagV-Z、gltF-yhcF、fimA-H、sfmA-F、ycbQ-F、ydeQ-T、yraH-K、yadC-N、yehA-D、ybgO-D、yfcO-V及び/又はygiL-Iであることを特徴とする。 A first object of the present invention is to provide a method for promoting the growth of E. coli and increasing the yield of its fermentation product, the method comprising knocking out the pilus gene cluster in the E. coli genome. wherein the pilus gene cluster comprises yagV-Z, gltF-yhcF, fimA-H, sfmA-F, ycbQ-F, ydeQ-T, yraH-K, yadC-N, yehA-D, ybgO-D, yfcO -V and/or ygiL-I.

本発明の一実施形態において、前記線毛遺伝子群は、64個の遺伝子を含み、前記64個の遺伝子は、順に、yagV、yagW、yagX、yagY、yagZ、gltF、yhcA、yhcD、yhcE、yhcF、fimA、fimI、fimC、fimD、fimF、fimG、fimH、sfmA、sfmC、sfmD、sfmH、sfmF、ycbQ、ycbR、ycbS、ycbT、ycbU、ycbV、ycbF、ydeQ、ydeR、ydeS、ydeT、yraH、yraI、yraJ、yraK、yadC、yadK、yadL、yadM、htrE、yadV、yadN、yehA、yehB、yehC、yehD、ybgO、ybgP、ybgQ、ybgD、yfcO、yfcP、yfcQ、yfcR、yfcS、yfcT、yfcU、yfcV、ygiL、yqiG、yqiH、yqiIであり、それらの配列のNCBIアクセッション番号は、順に946631、947349、947606、948806、948759、947746、947741、947738、4056032、947735、948838、948841、948843、948844、948845、948846、948847、945522、945367、945160、945407、944977、948306、946773、946934、947185、945561、945562、945559、946050、946049、946047、946042、947658、947657、947656、947654、944837、944835、944829、944828、944819、944859、944841、946642、946617、946621、946619、947550、945110、946537、945325、946620、946788、946779、946818、946418、1450268、1450268、949109、947522、947529、947531、947535である。 In one embodiment of the invention, said pilus gene cluster comprises 64 genes, said 64 genes being, in order, yagV, yagW, yagX, yagY, yagZ, gltF, yhcA, yhcD, yhcE, yhcF , fimA, fimI, fimC, fimD, fimF, fimG, fimH, sfmA, sfmC, sfmD, sfmH, sfmF, ycbQ, ycbR, ycbS, ycbT, ycbU, ycbV, ycbF, ydeQ, ydeR, ydeS, ydeT, yraH, y RaI , yraJ, yraK, yadC, yadK, yadL, yadM, htrE, yadV, yadN, yehA, yehB, yehC, yehD, ybgO, ybgO, ybgP, ybgQ, ybgD, yfcO, yfcP, yfcQ, yfcR, yfcS, yfcT, yfcU, yfc V. , ygiL, yqiG, yqiH, yqiI, and the NCBI accession numbers for their sequences are 946631, 947349, 947606, 948806, 948759, 947746, 947741, 947738, 4056032, 947735, 948838, 948841 , 948843, 948844, 948845, 948846, 948847, 945522, 945367, 945160, 945407, 944977, 948306, 946773, 946934, 947185, 945561, 945562, 945559, 946050, 946049, 94 6047, 946042, 947658, 947657, 947656, 947654, 944837, 944835, 944829, 944828, 944819, 944859, 944841, 946642, 946617, 946621, 946619, 947550, 945110, 946537, 945325, 946620, 946788, 946779, 946818, 94 6418, 1450268, 1450268, 949109, 947522, 947529, 947531, 947535 be.

本発明の一実施形態において、前記大腸菌は、大腸菌MG1655である。 In one embodiment of the invention, the E. coli is E. coli MG1655.

本発明の第2の目的は、前記のいずれか一つの方法により構築して得られる組み換え大腸菌を提供することである。 A second object of the present invention is to provide a recombinant E. coli obtained by constructing by any one of the above methods.

本発明の一実施形態において、前記組み換え大腸菌は、プラスミドpBHR68又はプラスミドpFW01-thrA*BC-rhtCをさらに含む。 In one embodiment of the invention, said recombinant E. coli further comprises plasmid pBHR68 or plasmid pFW01-thrA*BC-rhtC.

本発明の第3の目的は、前記組み換え大腸菌の、不利な環境における使用を提供することである。 A third object of the present invention is to provide use of said recombinant E. coli in hostile environments.

本発明の一実施形態において、前記不利な環境は、アミノ酸欠乏のM9培地であり、前記培地の組成は、グルコース 4g/L、NaHPO・12HO 17.1g/L、KHPO 4g/L、NHCl 3g/L、NaCl 0.5g/L、MgSO 0.24g/L及びCaCl 0.011g/Lを含む。 In one embodiment of the present invention, said unfavorable environment is M9 medium deficient in amino acids, and the composition of said medium is glucose 4 g/L, Na 2 HPO 4.12H 2 O 17.1 g/L, KH 2 PO. 44 g/L, NH4Cl 3 g/L, NaCl 0.5 g/L, MgSO4 0.24 g/L and CaCl2 0.011 g/L.

本発明の第4の目的は、前記組み換え大腸菌の、アミノ酸欠乏の環境下での代謝物合成における使用を提供することである。 A fourth object of the present invention is to provide the use of said recombinant E. coli in the synthesis of metabolites under conditions of amino acid deficiency.

本発明の一実施形態において、前記のプラスミドpBHR68を含む組み換え大腸菌は、アミノ酸欠乏の環境下でPHBを生産する。 In one embodiment of the present invention, recombinant E. coli containing the plasmid pBHR68 described above produce PHB under conditions of amino acid depletion.

本発明の一実施形態において、前記組み換え大腸菌がPHBを生産する方法は以下の通りである。詳しくは、菌株をLBプレート上で10-15時間活性化培養し、培地に接種して、35-38℃、150-250rpmという条件で置いて5-10時間培養し、種菌液を得、発酵培地に5%(v/v)との接種量で接種して、35-38℃、150-250rpmという条件で置いて40-50時間培養した。 In one embodiment of the present invention, the method for producing PHB by the recombinant E. coli is as follows. Specifically, the strain is activated and cultured on an LB plate for 10-15 hours, inoculated into the medium, placed under the conditions of 35-38° C. and 150-250 rpm, and cultured for 5-10 hours to obtain an inoculum, followed by fermentation. The medium was inoculated with an inoculum of 5% (v/v) and cultured at 35-38°C, 150-250 rpm for 40-50 hours.

本発明の一実施形態において、前記のPHBを生産する発酵培地の組成は、グルコース 15~20g/L、NaHPO・12HO 15-20g/L、KHPO 1-8g/L、NHCl 1-8g/L、NaCl 0.2-0.8g/L、MgSO 0.1-0.5g/L及びCaCl 0.01-0.05g/Lを含む。 In one embodiment of the present invention, the composition of said PHB-producing fermentation medium is: glucose 15-20 g/L, Na 2 HPO 4 .12H 2 O 15-20 g/L, KH 2 PO 4 1-8 g/L , NH 4 Cl 1-8 g/L, NaCl 0.2-0.8 g/L, MgSO 4 0.1-0.5 g/L and CaCl 2 0.01-0.05 g/L.

本発明の一実施形態において、前記のプラスミドpFW01-thrA*BC-rhtCを含む組み換え大腸菌は、アミノ酸欠乏の環境下でL-スレオニンを生産する。 In one embodiment of the present invention, recombinant E. coli containing the plasmid pFW01-thrA*BC-rhtC described above produces L-threonine under conditions of amino acid deficiency.

本発明の一実施形態において、前記組み換え大腸菌がL-スレオニンを生産する方法は、以下の通りである。詳しくは、菌株をLBプレート上で10-15時間活性化培養し、培地に接種し、35-38℃、150-250rpmという条件に置いて5-10時間培養し、種菌液を得、発酵培地に10%(v/v)との接種量で接種し、35-38℃、150-250rpmという条件で置いて30-40時間培養した。 In one embodiment of the present invention, the method for producing L-threonine by the recombinant E. coli is as follows. Specifically, the strain is activated and cultured on an LB plate for 10-15 hours, inoculated into the medium, and cultured at 35-38 ° C. and 150-250 rpm for 5-10 hours to obtain an inoculum solution and a fermentation medium. was inoculated at an inoculum of 10% (v/v), placed at 35-38°C, 150-250 rpm, and cultured for 30-40 hours.

本発明の一実施形態において、前記のL-スレオニンを生産する発酵培地の組成は、酵母粉末末 1-5g/L、クエン酸 1-5g/L、(NHSO 20-30g/L、KHPO 5-10g/L、グルコース 25-35g/L、MgSO・7HO 1-5g/L、FeSO・7HO 2-8mg/L、MnSO・4HO 2-8mg/L及びCaCO 15-25g/Lを含む。 In one embodiment of the present invention, the composition of the fermentation medium for producing L-threonine is: yeast powder powder 1-5 g/L, citric acid 1-5 g/L, (NH 4 ) 2 SO 4 20-30 g/L L, KH 2 PO 5-10 g/L, glucose 25-35 g/L, MgSO 4.7H 2 O 1-5 g/L, FeSO 4.7H 2 O 2-8 mg/L, MnSO 4.4H 2 O 2 -8 mg/L and CaCO 3 15-25 g/L.

本発明はさらに、前記大腸菌の増殖を促進し且つその発酵生成物の収量を有効的に増加する方法、又は、前記組み換え大腸菌の発酵、薬剤調製、材料若しくは環境保護の分野における使用を提供する。 The present invention further provides a method for promoting the growth of said E. coli and effectively increasing the yield of its fermentation product, or the use of said recombinant E. coli in the fields of fermentation, pharmaceutical preparation, materials or environmental protection.

[有利な効果]
本発明は、大腸菌から大腸菌ゲノムにおける線毛遺伝子群の64個の遺伝子をノックアウトして突然変異菌WQM026を得る。WQM026菌株は、栄養不足(M9)培地での増殖が速くなり、菌体の総量が増加した。続いて、PHB及びL-スレオニンの合成に関連する遺伝子をそれぞれコンパクト化菌株WQM026に形質転換し、得られた組み換え菌WQM026/pBHR68及びWQM026/pFW01-thrA*BC-rhtCは、それぞれ、PHB及びスレオニンを効率的に合成できる。合成されたPHBは、細胞の乾燥重量の87.87%を占め、野生型の対照菌MG1655/pBHR68の3.44倍である。L-スレオニンの収量は、2.49g/Lであり、MG1655/pFW01-thrA*BC-rhtCの3.66倍である。
[advantageous effect]
The present invention knocks out 64 genes of the pilus gene cluster in the E. coli genome from E. coli to obtain mutant strain WQM026. The WQM026 strain grew faster on nutrient-deficient (M9) medium and increased the total amount of cells. Subsequently, the genes associated with the synthesis of PHB and L-threonine were transformed into compacted strain WQM026, respectively, and the resulting recombinant strains WQM026/pBHR68 and WQM026/pFW01-thrA*BC-rhtC were transformed into PHB and threonine, respectively. can be efficiently synthesized. The synthesized PHB accounted for 87.87% of the dry weight of the cells, 3.44 times that of the wild-type control MG1655/pBHR68. The yield of L-threonine is 2.49 g/L, which is 3.66 times that of MG1655/pFW01-thrA*BC-rhtC.

細菌線毛の合成及び組み立てに関わる遺伝子群である。A group of genes involved in the synthesis and assembly of bacterial pili. 各細菌線毛の遺伝子群をノックアウトしてLB及びM9培地での増殖を促進する増殖曲線である。Growth curves for knocking out each bacterial pilus gene cluster to promote growth in LB and M9 media. 線毛の遺伝子群を単独でノックアウトしたPHB合成菌株がM9G培地中でPHBを合成する様子の顕微鏡検査である。Microscopic examination of PHB synthesis in M9G medium by a PHB-synthesizing strain with a single knockout of the pilus gene cluster. 線毛の遺伝子群を単独でノックアウトしたPHB合成菌株がLBG培地中でPHBを合成する様子の顕微鏡検査である。Microscopic examination of PHB synthesizing in LBG medium by a PHB-synthesizing strain with a single knockout of the pilus gene cluster. 線毛欠失の大腸菌の突然変異株WQM026に対する特性分析である。Characterization of the pilus-deficient E. coli mutant strain WQM026. WQM026の、PHB及びL-スレオニンの生産における使用である。Use of WQM026 in the production of PHB and L-threonine.

(1)遺伝子のノックアウト方法
CRISPR/Cas9ノックアウトシステムを用いて大腸菌の遺伝子を跡形もなくノックアウトする。まず、大腸菌(Escherichia coli str. K-12 substr. MG1655)においてpCasを電気的に形質転換し、L-アラビノースで誘導して組換え酵素Gam、Bet、Exoを発現させた。その後、ホモロジーアームフラグメント、及び、特定のN20配列含有pTargetFプラスミドをMG1655/Cas9コンピテント細胞において同時に電気的に形質転換した。カナマイシン及びスペクチノマイシンに対する二重耐性のプレートに塗布し、30℃で18時間培養した後、コロニーPCRにより突然変異した菌株をスクリーニングした。
(1) Gene Knockout Method Using the CRISPR/Cas9 knockout system, E. coli genes are knocked out without a trace. First, pCas was electrotransformed in Escherichia coli str. K-12 substr. MG1655 and induced with L-arabinose to express the recombinant enzymes Gam, Bet and Exo. The homology arm fragments and the specific N20 sequence-containing pTargetF plasmid were then co-electrotransformed in MG1655/Cas9 competent cells. After plating on kanamycin and spectinomycin double resistant plates and culturing at 30° C. for 18 hours, mutated strains were screened by colony PCR.

突然変異した菌株が得られた後、培地において、イソプロピル-β-D-チオガラクトシド(IPTG)を添加してpCasの転写を誘導してsgRNA-pMB1を形成し、Cas9と組み合わせてpTargetFのpMB1レプリコンを切断して破壊し、pTargetFを除去した。pCasを含む菌株は、そのまま次のノックダウンに用いられ、pCasを含む菌株を42℃で一晩インキュベートし、温度感受性プラスミドpCasを除去した。 After the mutated strain is obtained, isopropyl-β-D-thiogalactoside (IPTG) is added in the medium to induce transcription of pCas to form sgRNA-pMB1, which is combined with Cas9 to form the pMB1 replicon of pTargetF. was destroyed to remove pTargetF. The pCas containing strain was used as such for subsequent knockdowns and the pCas containing strain was incubated overnight at 42°C to remove the temperature sensitive plasmid pCas.

(2)PHB収量の測定方法
発酵液を4℃、4000rpm/minで20分間遠心分離し、上清を捨てた後、菌体を凍結し、凍結乾燥させた。凍結乾燥させた菌体を一定量で秤量し、従来から報告された通常のメチルエステル化方法でメチルエステル化を行い、最終的に、通常のガスクロマトグラフィーによる定量を行った。
(2) Method for measuring PHB yield The fermentation broth was centrifuged at 4°C and 4000 rpm/min for 20 minutes, the supernatant was discarded, and the cells were frozen and lyophilized. A fixed amount of freeze-dried cells was weighed, methyl-esterified by a conventionally reported conventional methyl-esterification method, and finally quantified by a conventional gas chromatography.

(3)細胞の顕微鏡観察
細胞の形態を観察するために、大腸菌の細胞を固形のLBプレート上で12時間成長させ、透過型電子顕微鏡(TEM)で画像化した。細胞内のPHA粒子を観察するために、PHAを24時間発酵生産した後に、1%クリスタルバイオレットで菌体懸濁液を調製し、油浸レンズ(倍率=100×)を用いて明視野顕微鏡で観察した。同時に、大腸菌の細胞を4000rpm/minで5分間遠心分離し、リン酸塩緩衝液(PBSバッファ)で2回洗浄した後、2.5%グルタルアルデヒド溶液で少なくとも72時間固定した。G2 spirit透過電子顕微鏡により、電圧100kVでGatan US4000 4kx4k CCDを用いて画像を取得した。
(3) Microscopic Observation of Cells To observe cell morphology, E. coli cells were grown on solid LB plates for 12 hours and imaged with a transmission electron microscope (TEM). In order to observe intracellular PHA particles, after fermenting and producing PHA for 24 hours, a bacterial cell suspension was prepared with 1% crystal violet and examined with a bright field microscope using an oil immersion lens (magnification = 100x). Observed. At the same time, E. coli cells were centrifuged at 4000 rpm/min for 5 minutes, washed twice with phosphate buffer (PBS buffer), and then fixed with 2.5% glutaraldehyde solution for at least 72 hours. Images were acquired with a G2 spirit transmission electron microscope using a Gatan US4000 4kx4k CCD at a voltage of 100 kV.

(4)PHAの抽出、定性及び定量分析
pBHR68を持っている大腸菌細胞を5mL遠心分離して集め、PBS緩衝液(pH7.4)で2回洗浄した。遠心分離して集めた後に、あらかじめ正確に秤量した遠心チューブに細胞を移し、水分を蒸発させるとともに菌体を噴出させないように、この遠心チューブをクリングフィルムで包み、クリングフィルムに複数の小さな穴を開けた。完全に乾燥するまで真空凍結乾燥機で48時間、凍結乾燥させた。チューブの底を触って常温であれば、完全乾燥したことが示され、又は、チューブの底を指でそっと弾いた際に菌体が分離し且つチューブの壁から容易に脱離できれば、完全乾燥と判断した。重量を測定し、乾燥重量を計算する。
(4) Extraction, Qualitative and Quantitative Analysis of PHA E. coli cells harboring pBHR68 were collected by 5 mL centrifugation and washed twice with PBS buffer (pH 7.4). After centrifugation and collection, the cells were transferred to a precisely pre-weighed centrifugal tube, the centrifugal tube was wrapped with a cling film, and multiple small holes were made in the cling film so as not to evaporate the water and blow out the cells. opened. Lyophilized for 48 hours in a vacuum freeze dryer until completely dry. Complete dryness is indicated by touching the bottom of the tube at room temperature, or by gently flicking the bottom of the tube with a finger and the cells separate and easily detach from the wall of the tube. I decided. Weigh and calculate dry weight.

秤量した試料の重量を正確に計算するために、完全に乾燥させたドライ菌体1~10mgと、PHB標準試料約10mgとを秤取し、それらをあらかじめ正確に秤量したエステル化チューブに転移する。その後、メタノール(硫酸を3%含有)2mL及びクロロホルム2mLを加え、エステル化チューブをキャップで密栓し、その間に超音波で試料を分散させてエステル化をより完全にし、沸騰水浴中で6時間以上エステル化を行う。約0.5時間後、一般的に粉末状であるPHB試料が速く溶解することが観察される。0.5時間経過しても標準品の形態変化や溶解が見られない場合は、全部の試薬を交換すべきである。メタノール及びクロロホルムが劣化すると、エステル化がうまく進まないことがある一方、開封したばかりの試薬に交換することで、一般的に上記問題を解決できる。6時間の沸騰水浴後、ヒュームフード内で十分に冷却させた後、エステル化チューブを注意深く開け、脱イオン水1mLを加え、この時、キャップを別々に密栓し、系が完全に混合されるまで激しく振盪し、この時、エステル化チューブをヒュームフード内放置して3時間以上静置して相を分離させた。その後、上層を水相、下層を有機相とした。適量の有機相を気相試料瓶に加え、密栓して-80℃で密封保存した。 In order to accurately calculate the weight of the weighed sample, weigh 1 to 10 mg of completely dried dry cells and about 10 mg of the PHB standard sample, and transfer them to an esterification tube that has been accurately weighed in advance. . Then, add 2 mL of methanol (containing 3% sulfuric acid) and 2 mL of chloroform, seal the esterification tube with a cap, disperse the sample with ultrasonic waves to make the esterification more complete, and place in a boiling water bath for 6 hours or more. Carry out esterification. Fast dissolution of the PHB sample, which is generally powdery, is observed after about 0.5 hours. If the standard does not change form or dissolve after 0.5 hours, all reagents should be replaced. Degradation of methanol and chloroform can lead to poor esterification, while replacement with freshly opened reagents generally solves the above problem. After 6 hours of boiling water bath and allowing to cool sufficiently in a fume hood, carefully open the esterification tube and add 1 mL of deionized water, this time sealing the cap separately until the system is thoroughly mixed. Vigorously shaken, at which time the esterification tube was left in the fume hood for 3 hours or more to allow the phases to separate. Then, the upper layer was made into the water phase and the lower layer was made into the organic phase. An appropriate amount of the organic phase was added to the gas phase sample bottle, and the bottle was sealed and stored at -80°C.

ガスクロマトグラフィーは、PHB含有量を正確かつ高感度に定量する手段である。DB-5MS 溶融石英キャピラリーカラム(30mx0.25mmx0.25μm)を備えたScion-SQ-456-GCモジュールを用いて抽出物を分析することで、そのPHAの組成及び正確な含有量を測定した。ガスクロマトグラフィーとしては、イオン化エネルギー70evで陽電子イオン化(EI)が得られ、スキャン間隔が0.5秒間であるm/z50からm/z650までのイオンにより、マススペクトルがプログラムされた。PHA生成量(wt%)は、幹細胞の重量パーセント(DCW)で表された。気相定量は、島津製作所GC2010ガスクロマトグラフィーを用いた。Agilent DB WAX 30m-0.32mm GCカラム及び炎イオン化検出器を用い、試料の注入温度は250℃である。各標準試料について、市販のPHBを標準試料として異なる量を用いて標準曲線をプロットした。 Gas chromatography is an accurate and sensitive means of quantifying PHB content. The extract was analyzed using a Scion-SQ-456-GC module equipped with a DB-5MS fused silica capillary column (30 m x 0.25 mm x 0.25 μm) to determine its PHA composition and precise content. For gas chromatography, positron ionization (EI) was obtained with an ionization energy of 70 ev and mass spectra were programmed with ions from m/z 50 to m/z 650 with a scan interval of 0.5 sec. PHA production (wt%) was expressed as percent by weight of stem cells (DCW). For gas phase determination, Shimadzu GC2010 gas chromatography was used. An Agilent DB WAX 30m-0.32mm GC column and flame ionization detector are used and the sample injection temperature is 250°C. For each standard sample, a standard curve was plotted using different amounts of commercially available PHB as a standard sample.

(5)ATP及びアセチルコエンザイムAの抽出及び測定
大腸菌細胞を、M9培地の中で、対数関数的成長の早期又は対数関数的成長の中期(OD600=0.8-1.0)まで培養し、ATP及びアセチルコエンザイムAのアッセイキットを用いて細胞内のATP及びアセチルコエンザイムAの量を収集した。ATPアッセイキットの説明書に従って、細胞内のATPを抽出・定量し、Agilent 1260シリーズHPLCシステムで、ATP分析を行い、分析カラムは、250mmx4.0mm ODS-2HYPERSIL C18カラムである。
(5) Extraction and measurement of ATP and acetyl-coenzyme A E. coli cells were cultured in M9 medium until early logarithmic growth or mid-logarithmic growth (OD600 = 0.8-1.0), The amounts of intracellular ATP and acetyl-coenzyme A were collected using ATP and acetyl-coenzyme A assay kits. Intracellular ATP was extracted and quantified according to the instructions of the ATP assay kit, and ATP analysis was performed using an Agilent 1260 series HPLC system, and the analytical column was a 250 mm×4.0 mm ODS-2HYPERSIL C18 column.

(6)MG1655及びWQM026のトランスクリプトーム解析
大腸菌MG1655及びWQM026をM9培地の中で指数関数的成長の中期まで培養し、12000rpmで3分間採取し、PBSバッファで2回洗浄した後、液体窒素で急速冷凍させた。RNAライブラリの抽出、構築及び配列決定は、GENEWIZ Biotechnology社により行った。MG1655ゲノムを参照配列として、配列の読み取り、比較及び解析を行った。遺伝子発現の差異は、FIESTA Viewer v.1.0 ソフトウェアにより、それらの発現量及びP値≦0.05に基づいて算出した。
(6) Transcriptome analysis of MG1655 and WQM026 E. coli MG1655 and WQM026 were cultured in M9 medium to mid-exponential growth, harvested at 12000 rpm for 3 min, washed twice with PBS buffer, and then washed with liquid nitrogen. Quick frozen. RNA library extraction, construction and sequencing were performed by GENEWIZ Biotechnology. Sequence reading, comparison and analysis were performed using the MG1655 genome as a reference sequence. Differences in gene expression were analyzed using FIESTA Viewer v.1. 1.0 software, based on their expression levels and P-value ≤ 0.05.

(7)L-スレオニンの濃度解析
Thermo 250mm×4.0mm ODS-2HYPERSIL C18 カラムを備えたAgilent 1200シリーズ又は1260シリーズ HPLC システムを用いて、L-スレオニンの濃度を測定した。L-スレオニンの濃度は、o-フタルアルデヒドによるプレカラム誘導体化法(Koros、 A.、 Varga、 Z.、 Molnar-Perl、 I. 2008. Simultaneous analysis of amino acids and amines as their o-phthalaldehyde-ethanethiol-9-fluorenylmethyl chloroformate derivatives in cheese by high-performance liquid chromatography. J Chromatogr A、 1203(2)、 146-52.)で測定された。
(7) Concentration Analysis of L-Threonine The concentration of L-threonine was measured using an Agilent 1200 series or 1260 series HPLC system equipped with a Thermo 250 mm×4.0 mm ODS-2HYPERSIL C18 column. The concentration of L-threonine was determined by the pre-column derivatization method with o-phthalaldehyde (Koros, A., Varga, Z., Molnar-Perl, I. 2008. Simultaneous analysis of amino acids and amino acids as their o-phthalaldehyde). anethiol- 9-fluorenylmethyl chloroformate derivatives in cheese by high-performance liquid chromatography. J Chromatogr A, 1203(2), 146-52.).

(8)培地
LB培地(g/L):酵母粉末 5、ペプトン 10及びNaCl 10。
M9培地(g/L):グルコース 4、NaHPO・12HO 17.1、KHPO 4、NHCl 3、NaCl 0.5、MgSO 0.24及びCaCl 0.011。
LBG培地(g/L):グルコース 20 、酵母粉末5、ペプトン 10及びNaCl 10。
M9G培地(g/L):グルコース 20、NaHPO・12HO 17.1、KHPO 4、NHCl 3、NaCl 0.5、MgSO 0.24及びCaCl 0.011。
PHB発酵培地(g/L):グルコース 20、NaHPO・12HO 17.1、KHPO 4、NHCl 3、NaCl 0.5、MgSO 0.24及びCaCl 0.011。
L-スレオニン発酵培地(g/L):酵母粉末 2、クエン酸 2、(NHSO 25、KHPO 7.46、グルコース 30、MgSO・7HO 2、FeSO・7HO 0.005、MnSO・4HO 0.005及びCaCO 20。
(8) Medium LB medium (g/L): yeast powder 5, peptone 10 and NaCl 10.
M9 medium (g/L): Glucose 4, Na2HPO4.12H2O 17.1 , KH2PO4 4 , NH4Cl3 , NaCl 0.5 , MgSO4 0.24 and CaCl2 0.011 .
LBG medium (g/L): glucose 20, yeast powder 5, peptone 10 and NaCl 10.
M9G medium (g/L): glucose 20, Na2HPO4.12H2O 17.1 , KH2PO4 4 , NH4Cl3 , NaCl 0.5 , MgSO4 0.24 and CaCl2 0.011 .
PHB fermentation medium (g/L) : Glucose 20, Na2HPO4.12H2O 17.1 , KH2PO4 4 , NH4Cl3 , NaCl 0.5, MgSO4 0.24 and CaCl2 0.1 . 011.
L-threonine fermentation medium ( g/L): yeast powder 2, citric acid 2, ( NH4 ) 2SO4 25, KH2PO4 7.46 , glucose 30 , MgSO4.7H2O2 , FeSO4 . 7H2O 0.005, MnSO4.4H2O 0.005 and CaCO3 20.

実施例1 線毛欠乏エンジニアリング菌の構築
線毛欠乏エンジニアリング菌の具体的な構築過程は、以下の通りである。
(1)MG1655/pCas コンピテント細胞の細胞調製
Red組換えヘルパープラスミドpCas9(Jiang、 Y.、 Chen、 B.、 Duan、 C.、 Sun、 B.、 Yang、 J.、 Yang、 S. 2015. Multigene editing in the Escherichia coli genome via the CRISPR-Cas9 system. Appl Environ Microbiol、 81(7)、 2506-14.)を持っている大腸菌MG1655を接種し、100μg/mLカナマイシンを含むLB液体培地の中で、30℃、200rpmで一晩培養した。この培養液を2%接種量でLB液体培地100mLに接種し、30℃、200rpmでOD600=0.2まで培養した時に、L-アラビノース(最終濃度30mmol/L)を加えてリコンビナーゼの発現を誘導した。続いて、D600=0.5まで培養し、培養液を氷浴で30分間放置下後、予め冷やしておいた50mL遠心管に入れ、4℃、8000rpmで10分間遠心分離し、菌体を収集した。沈殿を予め冷やしておいた10%グリセロールで3回洗浄し、最後に10%グリセロール1mLに懸濁させた。各チューブ80μLを予め冷やしておいた無菌EPチューブに分注し、保存しておく。
Example 1 Construction of pilus-deficient engineered bacterium A specific construction process of pilus-deficient engineered bacterium is as follows.
(1) Cell preparation of MG1655/pCas competent cells Red recombinant helper plasmid pCas9 (Jiang, Y., Chen, B., Duan, C., Sun, B., Yang, J., Yang, S. 2015. Multigene editing in the Escherichia coli genome via the CRISPR-Cas9 system.Appl Environ Microbiol, 81(7), 2506-14. in liquid medium , 30° C., 200 rpm overnight. This culture solution was inoculated into 100 mL of LB liquid medium at 2% inoculum, and when cultured at 30 ° C. and 200 rpm until OD600 = 0.2, L-arabinose (final concentration 30 mmol / L) was added to induce recombinase expression. did. Subsequently, culture is performed until D600 = 0.5, and the culture solution is left in an ice bath for 30 minutes, placed in a pre-chilled 50 mL centrifuge tube, and centrifuged at 8000 rpm at 4°C for 10 minutes to collect the cells. did. The precipitate was washed three times with prechilled 10% glycerol and finally suspended in 1 mL of 10% glycerol. Aliquot 80 μL of each tube into pre-chilled sterile EP tubes and save.

(2)pTargetFプラスミドの構築
pTargetFシリーズのプラスミドの構築用プライマーを表2に示す。プラスミドpTargetF01は、pTargetFをテンプレートとし、プライマーF-sgRNA-yagV-ZとR-sgRNAを用い、シーケンシングプライマーT-yagV-Z-FとT-sgRNA-Rを用いてプラスミドの正しさを確認した。他のプラスミドpTargetF02、pTargetF03、pTargetF04、pTargetF05、pTargetF06、pTargetF07、pTargetF08、pTargetF09、pTargetF10、pTargetF11、pTargetF12、pTargetF27、pTargetF28、pTargetF29及びpTargetF30は、同じ方法(Jiang、 Y.、 Chen、 B.、 Duan、 C.、 Sun、 B.、 Yang、 J.、 Yang、 S. 2015. Multigene editing in the Escherichia coli genome via the CRISPR-Cas9 system. Appl Environ Microbiol、 81(7)、 2506-14.)で構築され、対応するプライマーを使用した。
(2) Construction of pTargetF plasmid Table 2 shows primers for construction of pTargetF series plasmids. Plasmid pTargetF01 uses pTargetF as a template, uses primers F-sgRNA-yagVZ and R-sgRNA, and uses sequencing primers T-yagVZF and T-sgRNA-R to confirm the correctness of the plasmid. . Other plasmids pTargetF02, pTargetF03, pTargetF04, pTargetF05, pTargetF06, pTargetF07, pTargetF08, pTargetF09, pTargetF10, pTargetF11, pTargetF12, pTargetF27, pTargetF28, pT targetF29 and pTargetF30 were prepared by the same method (Jiang, Y., Chen, B., Duan, C. Sun, B., Yang, J., Yang, S. 2015. Multigene editing in the Escherichia coli genome via the CRISPR-Cas9 system.Appl Environ Microbiol, 81(7), 2 506-14.), Corresponding primers were used.

(3)CRISPR-Cas9構築突然変異株
大腸菌MG1655ゲノムには、ともに12個の線毛合成・組立遺伝子群yagVWXYZ、gltFyhcADEF、fimAICDFGH、sfmACDHF、ycbQRSTUVF、ydeQRST、yraHIJK、yadCKLMhtrEecpDyadN、yehABCD、ybgOPQD及びyfcOPQRSTUVが存在している。この12個の線毛合成・組立遺伝子群は、64個の遺伝子に細分化され、それぞれ、yagV、yagW、yagX、yagY、yagZ、gltF、yhcA、yhcD、yhcE、yhcF、fimA、fimI、fimC、fimD、fimF、fimG、fimH、sfmA、sfmC、sfmD、sfmH、sfmF、ycbQ、ycbR、ycbS、ycbT、ycbU、ycbV、ycbF、ydeQ、ydeR、ydeS、ydeT、yraH、yraI、yraJ、yraK、yadC、yadK、yadL、yadM、htrE、yadV、yadN、yehA、yehB、yehC、yehD、ybgO、ybgP、ybgQ、ybgD、yfcO、yfcP、yfcQ、yfcR、yfcS、yfcT、yfcU、yfcV、ygiL、yqiG、yqiH、yqiIであり、それらの配列のNCBIアクセッション番号は、順に946631、947349、947606、948806、948759、947746、947741、947738、4056032、947735、948838、948841、948843、948844、948845、948846、948847、945522、945367、945160、945407、944977、948306、946773、946934、947185、945561、945562、945559、946050、946049、946047、946042、947658、947657、947656、947654、944837、944835、944829、944828、944819、944859、944841、946642、946617、946621、946619、947550、945110、946537、945325、946620、946788、946779、946818、946418、1450268、1450268、949109、947522、947529、947531、947535である。
(3) CRISPR-Cas9 construction mutant E. coli MG1655 genome contains 12 fimbriae synthesis and assembly gene groups yagVWXYZ, gltFyhcADEF, fimAICDFGH, sfmACDHF, ycbQRSTUVF, ydeQRST, yraHIJK, yadCKLMhtrEecpDyadN, yehABCD , ybgOPQD and yfcOPQRSTUV are present are doing. These 12 pili synthesis/assembly gene clusters are subdivided into 64 genes, yagV, yagW, yagX, yagY, yagZ, gltF, yhcA, yhcD, yhcE, yhcF, fimA, fimI, fimC, Fimd, Fimf, FIMG, FIMG, SFMA, SFMC, SFMD, SFMD, SFMF, SFMF, YCBQ, YCBR, YCBT, YCBT, YCBV, YCBF, YDEQ, YDET, YDET, YR AH, YRAI, YRAJ, YRAK, YADC, yadK, yadL, yadM, htrE, yadV, yadN, yehA, yehB, yehC, yehD, ybgO, ybgP, ybgQ, ybgD, yfcO, yfcP, yfcQ, yfcR, yfcS, yfcT, yfcU, yfcV, ygiL, yqiG, yq iH, yqiI and the NCBI accession numbers for their sequences are 946631, 947349, 947606, 948806, 948759, 947746, 947741, 947738, 4056032, 947735, 948838, 948841, 948843, 948844, 9 48845, 948846, 948847, 945522 ,945367,945160,945407,944977,948306,946773,946934,947185,945561,945562,945559,946050,946049,946047,946042,947658,947657,947657,9 47656, 947654, 944837, 944835, 944829, 944828, 944819, 944859 ,944841,946642,946617,946621,946619,947550,945110,946537,945325,946620,946788,946779,946818,946418,1450268,1450268,949109 , 947522, 947529, 947531, 947535.

CRISPR-Cas9方法で、大腸菌MG1655ゲノムから、12個の線毛合成・組立遺伝子群yagVWXYZ、gltFyhcADEF、fimAICDFGH、sfmACDHF、ycbQRSTUVF、ydeQRST、yraHIJK、yadCKLMhtrEecpDyadN、yehABCD、ybgOPQD及びyfcOPQRSTUVをそれぞれノックアウトし、対応する突然変異株WQM001、WQM002、WQM003、WQM004、WQM005、WQM006、WQM007、WQM008、WQM009、WQM010、WQM011及びWQM012を構築した。例えば、WQM001は、ゲノムからyagVWXYZ遺伝子群をノックアウトした。上流ホモロジーアーム用プライマーと下流ホモロジーアーム用プライマーによりF1-yagV-Z/R1-yagV-Z及びF2-yagV-Z/R2-yagV-Zを増幅して得られた2つのPCR産物を、ゲル回収キットで回収し、F1-yagV-Z/R2-yagV-Zに対して、プライマーによりオーバーラップPCRを行い、オーバーラップホモロジーアームを得た。精製した後のオーバーラップホモロジーアーム(400ng)及びpTargetF01(100ng)を混合した後、80μLのMG1655/pCasコンピテント細胞において電気的に形質転換させた。電気的に形質転換させた後、細胞を30℃で45分間蘇生させた後、続いて、スペクチノマイシン及びカナマイシンを50μg/mL含む二重耐性のプレートに塗布した。30℃で36時間培養した後、プライマーF1-yagV-Z /R2-yagV-Zにより、コロニーPCRを行い、目的の菌株を選別した。その後、突然変異株を、IPTG(最終濃度0.5mmol/L)を含むLB培地に接種して一晩インキュベートし、pTargetF01プラスミドを除去した。pCasプラスミドは、温度感受性レプリコンを含んでおり、42℃で24時間インキュベートしてpCasプラスミドを除去した。pTargetF01プラスミド及びpCasプラスミドを含んでない菌株は、後続の研究に用いられる。他の11個の突然変異株WQM002、WQM003、WQM004、WQM005、WQM006、WQM007、WQM008、WQM009、WQM010、WQM011、WQM012は、同じ方法により構築された。WQM026は、この方法を用いて12個の線毛オペロンを1つずつすべてノックアウトして構築された。本部分に係る菌株、プラスミド及びプライマーを表1及び表2に示す。 Using the CRISPR-Cas9 method, from the E. coli MG1655 genome, 12 fimbriae synthesis/assembly gene clusters yagVWXYZ, gltFyhcADEF, fimAICDFGH, sfmACDHF, ycbQRSTUVF, ydeQRST, yraHIJK, yadCKLMhtrEecpDyadN, yehABCD, ybg OPQD and yfcOPQRSTUV were knocked out, respectively, and the corresponding Mutants WQM001, WQM002, WQM003, WQM004, WQM005, WQM006, WQM007, WQM008, WQM009, WQM010, WQM011 and WQM012 were constructed. For example, WQM001 knocked out the yagVWXYZ gene cluster from the genome. The two PCR products obtained by amplifying F1-yagVZ/R1-yagVZ and F2-yagVZ/R2-yagVZ with the upstream homology arm primer and the downstream homology arm primer are collected by gel. Collected with a kit, overlapping PCR was performed on F1-yagVZ/R2-yagVZ using primers to obtain overlapping homology arms. The purified overlapping homology arms (400 ng) and pTargetF01 (100 ng) were mixed and then electrotransformed in 80 μL of MG1655/pCas competent cells. After electrotransformation, cells were resuscitated at 30° C. for 45 minutes and then plated on double resistant plates containing spectinomycin and kanamycin at 50 μg/mL. After culturing at 30° C. for 36 hours, colony PCR was performed using primers F1-yagVZ/R2-yagVZ to select the target strain. Mutants were then inoculated into LB medium containing IPTG (0.5 mmol/L final concentration) and incubated overnight to remove the pTargetF01 plasmid. The pCas plasmid contains a temperature sensitive replicon and was incubated at 42°C for 24 hours to remove the pCas plasmid. Strains that do not contain the pTargetF01 and pCas plasmids are used for subsequent studies. Eleven other mutant strains WQM002, WQM003, WQM004, WQM005, WQM006, WQM007, WQM008, WQM009, WQM010, WQM011, WQM012 were constructed by the same method. WQM026 was constructed by knocking out all 12 pilus operons one by one using this method. Tables 1 and 2 show strains, plasmids and primers related to this part.

Figure 2023535865000002
Figure 2023535865000003
Figure 2023535865000004
Figure 2023535865000002
Figure 2023535865000003
Figure 2023535865000004

Figure 2023535865000005
Figure 2023535865000006
Figure 2023535865000007
Figure 2023535865000005
Figure 2023535865000006
Figure 2023535865000007

実施例2 1組の線毛遺伝子群をノックアウトすることにより増殖及びPHB合成を促進すること
大腸菌には、線毛を合成し、組み立てるための12個の遺伝子群を含む(図1)。線毛は、細菌の病原性を高めるだけでなく、その合成や組み立ての際に大量のエネルギーと炭素源を消費する。したがって、理論的には、これらの線毛を除去することで、大腸菌のバイオセーフティと生産性を向上させることができると考えられる。
Example 2 Enhancing Proliferation and PHB Synthesis by Knocking Out a Set of Pili Genes E. coli contains 12 gene clusters for synthesizing and assembling pili (Fig. 1). Pili not only enhance bacterial virulence, but also consume large amounts of energy and carbon sources during their synthesis and assembly. Theoretically, therefore, removal of these pili could improve the biosafety and productivity of E. coli.

大腸菌MG1655の染色体から、12個の線毛合成・組立遺伝子群をそれぞれ除去したことにより、菌株WQM001、WQM002、WQM003、WQM004、WQM005、WQM006、WQM007、WQM008、WQM009、WQM010、WQM011及びWQM012が得られた。これらの菌株は、それぞれ、LB培地及びM9培地の中で培養された。図2に示すように、2時間ごとに菌液のOD値を測定し、菌株の増殖曲線をプロットした。LB培地の中で、すべての12株の突然変異株の増殖曲線は、対照株MG1655とほぼ同じであるため、大腸菌における12個の線毛合成・組立遺伝子群の中でのいずれか一つを除去しても、細胞増殖に影響を与えないか、または細胞増殖をわずかに向上させることが示された。M9培地の中で、12種の変異株の増殖状況はすべて対照株MG1655より良好であった。線毛の生合成及び組み立てには、大量のアミノ酸消費が必要となるが、M9培地にはいかなるアミノ酸も含まれていないので、M9培地の中で培養されて増殖した大腸菌は、タンパク質を合成するために、20種類のアミノ酸をすべて自分で合成する必要があった。このため、線毛の合成・組立を減少させることで、突然変異体において保存されているアミノ酸を、細胞の増殖を促進するために利用できるようになった。このことから、大腸菌の線毛を特に栄養不足の場合には除去することは、細胞増殖に有利であることが判明した。 Strains WQM001, WQM002, WQM003, WQM004, WQM005, WQM006, WQM007, WQM008, WQM009, WQM010, WQM011 and WQM012 were obtained by removing 12 pili synthesis/assembly gene groups from the chromosome of E. coli MG1655. Ta. These strains were cultured in LB medium and M9 medium, respectively. As shown in FIG. 2, the OD value of the bacterial solution was measured every 2 hours and the growth curve of the strain was plotted. In LB medium, the growth curves of all 12 mutant strains are almost the same as the control strain MG1655, so any one of the 12 fimbriae synthesis/assembly gene clusters in E. coli Removal was shown to have no effect on or slightly improve cell growth. In M9 medium, all 12 mutant strains grew better than the control strain MG1655. Pili biosynthesis and assembly requires the consumption of large amounts of amino acids, but since M9 medium does not contain any amino acids, E. coli cultured and grown in M9 medium synthesizes proteins. Therefore, it was necessary to synthesize all 20 kinds of amino acids by oneself. Thus, by reducing pilus synthesis and assembly, amino acids conserved in the mutants became available to promote cell proliferation. From this, it was found that removal of E. coli fimbriae, especially in the case of nutritional deficiencies, is advantageous for cell growth.

線毛の突然変異体の生産性を検査するため、空ベクターpBSK、及びPHAの合成遺伝子を含むベクターpBHR68をMG1655及び12個の突然変異株において電気的に形質転換し、MG1655/pBSK、WQM001/pBSK、WQM002/pBSK、WQM003/pBSK、WQM004/pBSK、WQM005/pBSK、WQM006/pBSK、WQM007/pBSK、WQM008/pBSK、WQM009/pBSK、WQM010/pBSK、WQM011/pBSK、WQM010/pBSK、WQM011/pBSK及びWQM012/pBSK;MG1655/pBHR68、WQM001/pBHR68、WQM002/pBHR68、WQM003/pBHR68、WQM004/pBHR68、WQM005/pBHR68、WQM006/pBHR68、WQM007/pBHR68、WQM008/pBHR68、WQM009/pBHR68、WQM010/pBHR68、WQM011/pBHR68、WQM010/pBHR68、WQM011/pBHR68及びWQM012/pBHR68が得られた。これらの組換え菌株をM9G及びLBG培地で増殖し、細胞及びそのベクター対照を顕微鏡で観察した(図3、4)。 To test the productivity of the pilus mutants, the empty vector pBSK and the vector pBHR68 containing the synthetic gene for PHA were electrotransformed in MG1655 and the 12 mutant strains, MG1655/pBSK, WQM001/ pBSK, WQM002/pBSK, WQM003/pBSK, WQM004/pBSK, WQM005/pBSK, WQM006/pBSK, WQM007/pBSK, WQM008/pBSK, WQM009/pBSK, WQM010/pBSK, WQM011/pBSK, WQM010/ pBSK, WQM011/pBSK and WQM012/pBSK; MG1655/pBHR68, WQM001/pBHR68, WQM002/pBHR68, WQM003/pBHR68, WQM004/pBHR68, WQM005/pBHR68, WQM006/pBHR68, WQM007/pBHR6 8, WQM008/pBHR68, WQM009/pBHR68, WQM010/pBHR68, WQM011/ pBHR68, WQM010/pBHR68, WQM011/pBHR68 and WQM012/pBHR68 were obtained. These recombinant strains were grown in M9G and LBG media and cells and their vector controls were observed microscopically (Figs. 3, 4).

M9G培地の中で増殖した場合(図3)、13個の空ベクターである菌株は、すべて類似した大きさを示し、PHAを生産しなかった。このうち、MG1655/pBHR68は、細胞体積がわずかに大きくなり、少数の細胞だけがPHAを生産した。しかしながら、PHA合成遺伝子を含むpBHR68の12個の突然変異株は、それらの細胞サイズが著しく大きくなり、ほぼすべての細胞がPHA(細胞内の白い顆粒)を産生した。 When grown in M9G medium (Fig. 3), all 13 empty vector strains showed similar size and did not produce PHA. Of these, MG1655/pBHR68 had slightly larger cell volumes and only a few cells produced PHA. However, the 12 mutant strains of pBHR68 containing the PHA synthesis gene were significantly increased in their cell size and almost all cells produced PHA (intracellular white granules).

LBG培地の中で増殖した場合(図4)、13個の空ベクターである菌株は、すべて類似した大きさであり、いずれもPHAを生産しなかった。MG1655/pBHR68のサイズは、その対照と類似し、PHAを産生しなかった。pBHR68を含む12個の突然変異体細胞は、そのサイズが大きくなり、PHAを生産する程度は、M9G培地の中での相応的な菌株より小さくなった。このことから、線毛の除去は、大腸菌がPHAを生産するために有利であることが示唆された。 When grown in LBG medium (Fig. 4), all 13 empty vector strains were of similar size and none produced PHA. MG1655/pBHR68 was similar in size to its control and did not produce PHA. The 12 mutant cells containing pBHR68 increased in size and produced less PHA than the corresponding strains in M9G medium. This suggested that removal of fimbriae was advantageous for E. coli to produce PHA.

実施例3 WQM026の形態及び代謝物分析
実施例2の結果から、1組の線毛合成・組立遺伝子群の除去によって、いずれも大腸菌の細胞の増殖及びPHAの生合成が促進されたので、大腸菌のMG1655染色体における12個の線毛合成・組立遺伝子群をすべて除去して、線毛欠失菌株WQM026を構築した(構築方法については実施例1を参照)。菌液OD値を2時間ごとに測定し、図5Aに示すように、菌株の増殖曲線をプロットした。WQM026は、LB培地の中での増殖がMG1655よりわずかに良くなり、M9の培地の中での増殖がMG1655よりはるかによくなり、18時間まで培養すると、WQM026のOD値が約MG1655の3倍であった。このことから、大腸菌における12個の線毛遺伝子群のすべてを除去することは、特に栄養の乏しい環境下で、細胞増殖に有利であることが判明した。MG1655細胞とWQM026細胞を電子顕微鏡で観察したところ、MG1655の細胞表面において線毛が大量で覆われていたが(図5B)、WQM026の表面は滑らかであり、線毛の痕跡が見られなかった(図5C)。
Example 3 Analysis of Morphology and Metabolites of WQM026 From the results of Example 2, removal of a set of pilus synthesis/assembly gene clusters both promoted E. coli cell growth and PHA biosynthesis. A pilus-deficient strain WQM026 was constructed by deleting all 12 pilus synthesis/assembly gene clusters in the MG1655 chromosome of . The bacterial fluid OD values were measured every 2 hours and the growth curve of the strain was plotted as shown in Figure 5A. WQM026 grew slightly better than MG1655 in LB medium, much better than MG1655 in M9 medium, and after culturing up to 18 hours, the OD value of WQM026 was about three times that of MG1655. Met. This indicates that removal of all 12 pilus gene clusters in E. coli is advantageous for cell growth, especially under nutrient-poor environments. When MG1655 and WQM026 cells were observed under an electron microscope, the cell surface of MG1655 was heavily covered with pili (Fig. 5B), whereas the surface of WQM026 was smooth and no trace of pili was observed. (Fig. 5C).

線毛の欠失により、大腸菌がより多くのPHAを生産する理由を調べるために、WQM026における酢酸及びアセチルコエンザイムAの濃度を測定した。アセチルコエンザイムAは、PHA合成の直接前駆体であり、酢酸は、アセチルコエンザイムAから生成される。WQM026における酢酸及びアセチルコエンザイムAの量は、MG1655よりも著しく高く、それぞれ23.57%増及び79.18%増であった(図5D)。線毛の欠失により、大腸菌WQM026の体内での酢酸及びアセチルコエンザイムAのレベルが上昇し、大腸菌がPHAを生産するために有利となる。また、WQM026におけるクエン酸塩の濃度は、MG1655よりも28.78%減であった(図5D)。クエン酸塩は、TCAサイクルの重要な代謝物であり、WQM026の中ではその濃度が低いことから、節約した炭素がTCAサイクルに流れていないことが示されており、さらに、線毛の欠失によりエネルギー消費量の減少が示された。様々な線毛の生合成及び組み立てにはエネルギーが必要であるため、MG1655を含むWQM026の細胞の中でのATP濃度も測定した(図5D)。WQM026及びMG1655の中でのATP濃度は、それぞれ0.741及び0.402μmol/gであり、WQM026のATP濃度は、MG1655の中でのATP濃度よりも1.8倍増加した。このことから、線毛の除去によりエネルギーを節約できることが示された。 To investigate why E. coli produces more PHA due to pili deletion, the concentrations of acetate and acetyl-coenzyme A in WQM026 were measured. Acetyl-coenzyme A is the immediate precursor for PHA synthesis and acetic acid is produced from acetyl-coenzyme A. The amounts of acetic acid and acetyl-coenzyme A in WQM026 were significantly higher than in MG1655, increasing by 23.57% and 79.18%, respectively (Fig. 5D). Pili deletion increases the levels of acetate and acetyl-coenzyme A in E. coli WQM026, favoring E. coli for PHA production. Also, the concentration of citrate in WQM026 was 28.78% lower than that in MG1655 (Fig. 5D). Citrate is a key metabolite of the TCA cycle and its low concentration in WQM026 indicates that the conserved carbon is not flowing into the TCA cycle, furthermore, loss of pilus. indicated a reduction in energy consumption. Since energy is required for the biogenesis and assembly of the various pili, ATP concentrations in cells of WQM026 containing MG1655 were also measured (Fig. 5D). The ATP concentrations in WQM026 and MG1655 were 0.741 and 0.402 μmol/g, respectively, and the ATP concentration in WQM026 increased 1.8-fold over that in MG1655. This indicated that pili removal could save energy.

実施例4 WQM026のPHB合成における使用
WQM026は、対照MG1655と比べて、増殖が良く、ATP及びアセチルコエンザイムAの蓄積量が高いという利点がある。したがって、発酵産業への使用は、検討する価値がある。
Example 4 Use of WQM026 in PHB Synthesis WQM026 has the advantage of better growth and higher accumulation of ATP and acetyl coenzyme A compared to the control MG1655. Its use in the fermentation industry is therefore worth considering.

PHA合成経路を含むプラスミドpBHR68をWQM026において電気的に形質転換し、WQM026/pBHR68を得た。超薄切片の電子顕微鏡分析により、WQM026/pBHR68細胞には巨大なPHA粒子が充填されていたこと(図6B)が示されたが、MG1655/pBHR68細胞には、ごく微量のPHAが観察された(図6A)。このことから、WQM026はPHAを効率的に合成できることが示唆された。 Plasmid pBHR68 containing the PHA synthesis pathway was electrotransformed in WQM026 to give WQM026/pBHR68. Electron microscopy analysis of ultrathin sections showed that WQM026/pBHR68 cells were loaded with large PHA particles (Fig. 6B), whereas only trace amounts of PHA were observed in MG1655/pBHR68 cells. (Fig. 6A). This suggested that WQM026 could efficiently synthesize PHA.

PHAは、様々な基質から合成され、細胞内に不溶性の球状封入体又はPHA粒子を形成することができる。PHAモノマーは90種類以上存在している。大腸菌にpBHR68を導入すると、通常はポリ-3-ヒドロキシブチレート(PHB)が生産されるが、pBHR68を導入すると、他の種類のPHAも生産される。そこで、GC/MS法によりPHAの種類及び収量を測定した。 PHAs can be synthesized from a variety of substrates and form insoluble spherical inclusion bodies or PHA particles inside cells. There are more than 90 types of PHA monomers. Introduction of pBHR68 into E. coli normally produces poly-3-hydroxybutyrate (PHB), but introduction of pBHR68 also produces other types of PHA. Therefore, the type and yield of PHA were measured by the GC/MS method.

菌株をLBプレート上で12時間活性化培養した後、菌が苔状に大きなリングになった部分を1つ選んで摘み取り、50mLのLBを含む250mLコニカルフラスコに接種し、37℃、200rpmとの条件で6時間培養して種菌液を得た。5%(v/v)の接種量で50mLの発酵培地に接種し、37℃、200rpmの条件で48時間培養した。 After incubating the strain on an LB plate for 12 hours, one large mossy ring of bacteria was picked and inoculated into a 250 mL conical flask containing 50 mL of LB. After culturing for 6 hours under these conditions, an inoculum solution was obtained. 5% (v/v) inoculum was inoculated into 50 mL of fermentation medium and cultured at 37° C. and 200 rpm for 48 hours.

上記菌株WQM026/pBHR68の発酵液に対して、PHA抽出、メチルエステル化、及びGC/MS分析を行ったところ、GCスペクトルには、保持時間が5.508分間であり、標準PHBの保持時間と完全に同じである一つのピークのみが観察された(図6C)。WQM026/pBHR68により生産されたPHAのマススペクトルには、標準PHBと同じパターン(図6D)を示した。このことから、WQM026/pBHR68により産生されたPHAはPHBであることが証明された。図6Eに示すように、WQM026/pBHR68のPHB及び幹細胞の重量パーセント(DCW)による収量は、対照MG1655/pBHR026に比べて、いずれも著しく増加し、それぞれ3.31g/L及び87.87%に達しており、対照MG1655/pBHR026よりそれぞれ2倍及び3.44倍に向上した。 PHA extraction, methyl esterification, and GC/MS analysis were performed on the fermentation broth of the above strain WQM026/pBHR68. Only one peak that was exactly the same was observed (Fig. 6C). The mass spectrum of PHA produced by WQM026/pBHR68 showed the same pattern as standard PHB (Fig. 6D). This proved that the PHA produced by WQM026/pBHR68 was PHB. As shown in FIG. 6E, the PHB and stem cell weight percent (DCW) yields of WQM026/pBHR68 were both significantly increased compared to control MG1655/pBHR026 to 3.31 g/L and 87.87%, respectively. 2-fold and 3.44-fold improvement over the control MG1655/pBHR026, respectively.

実施例5 WQM026のL-スレオニン合成における使用
大腸菌はL-スレオニン生産のために開発されたものであるため、WQM026でL-スレオニンを効率的に生産する可能性がさらに検討された。L-スレオニン生合成及び輸送に関するキー遺伝子を含むプラスミドpFW01-thrA*BC-rhtCをそれぞれMG1655及びWQM026において形質転換し、MG1655/pFW01 thrA*BC-rhtC及びWQM026/pFW01 thrA*BC-rhtCを得た。
Example 5 Use of WQM026 in L-Threonine Synthesis Since Escherichia coli was developed for L-threonine production, the possibility of efficiently producing L-threonine with WQM026 was further investigated. Plasmid pFW01-thrA*BC-rhtC containing key genes for L-threonine biosynthesis and transport was transformed in MG1655 and WQM026 respectively to obtain MG1655/pFW01 thrA*BC-rhtC and WQM026/pFW01 thrA*BC-rhtC. .

菌株をLBプレート上で12時間活性化培養した後、菌が苔状に大きなリングになった部分を1つ選んで摘み取り、50mLのLBを含む250mLコニカルフラスコに接種し、37℃、200rpmとの条件で4時間培養して種菌液を得た。10%(v/v)の接種量で80mLの発酵培地に接種し、37℃、200rpmとの条件で36時間培養した。発酵液の中でのL-トレオニン含有量を測定したところ、対照菌株MG1655/pFW01 thrA*BC rhtCと比べて、WQM026/pFW01 thrA*BC rhtCによるL-スレオニンの合成収量は2.49g/Lに達しており、対照菌株MG1655/pFW01 thrA*BC rhtCと比べて、266.18%(3.66倍)に向上した(図6F)。 After incubating the strain on an LB plate for 12 hours, one large mossy ring of bacteria was picked and inoculated into a 250 mL conical flask containing 50 mL of LB. After culturing under these conditions for 4 hours, an inoculum solution was obtained. 80 mL of fermentation medium was inoculated with an inoculum amount of 10% (v/v) and cultured for 36 hours at 37° C. and 200 rpm. When the L-threonine content in the fermentation broth was measured, compared with the control strain MG1655/pFW01 thrA*BC rhtC, the synthetic yield of L-threonine by WQM026/pFW01 thrA*BC rhtC was 2.49 g/L. reached 266.18% (3.66-fold) compared to the control strain MG1655/pFW01 thrA*BC rhtC (Fig. 6F).

本発明は、好ましい実施形態によって上記のように開示されているが、本発明を限定するためのものではない。当業者であれば、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、いかなる変更及び修正を行うことができる。本発明の権利範囲は、特許請求の範囲により限定される範囲を基準とする。 Although the present invention is disclosed above in terms of preferred embodiments, it is not intended to limit the present invention. Any changes and modifications can be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention. The scope of rights of the present invention shall be based on the scope defined by the claims.

Claims (10)

大腸菌ゲノムにおける線毛遺伝子群をノックアウトすることを含む、大腸菌の増殖を促進し且つその発酵生成物の収量を増加する方法であって、前記線毛遺伝子群は、yagV-Z、gltF-yhcF、fimA-H、sfmA-F、ycbQ-F、ydeQ-T、yraH-K、yadC-N、yehA-D、ybgO-D、yfcO-V及び/又はygiL-Iであることを特徴とする、方法。 A method of promoting growth and increasing the yield of fermentation products of E. coli comprising knocking out pilus genes in the E. coli genome, wherein the pilus genes are yagV-Z, gltF-yhcF, fimA-H, sfmA-F, ycbQ-F, ydeQ-T, yraH-K, yadC-N, yehA-D, ybgO-D, yfcO-V and/or ygiL-I . 前記線毛遺伝子群は、64個の遺伝子を含み、前記64個の遺伝子は、順に、yagV、yagW、yagX、yagY、yagZ、gltF、yhcA、yhcD、yhcE、yhcF、fimA、fimI、fimC、fimD、fimF、fimG、fimH、sfmA、sfmC、sfmD、sfmH、sfmF、ycbQ、ycbR、ycbS、ycbT、ycbU、ycbV、ycbF、ydeQ、ydeR、ydeS、ydeT、yraH、yraI、yraJ、yraK、yadC、yadK、yadL、yadM、htrE、yadV、yadN、yehA、yehB、yehC、yehD、ybgO、ybgP、ybgQ、ybgD、yfcO、yfcP、yfcQ、yfcR、yfcS、yfcT、yfcU、yfcV、ygiL、yqiG、yqiH、yqiIであり、それらの配列に対するNCBIアクセッション番号は、順に946631、947349、947606、948806、948759、947746、947741、947738、4056032、947735、948838、948841、948843、948844、948845、948846、948847、945522、945367、945160、945407、944977、948306、946773、946934、947185、945561、945562、945559、946050、946049、946047、946042、947658、947657、947656、947654、944837、944835、944829、944828、944819、944859、944841、946642、946617、946621、946619、947550、945110、946537、945325、946620、946788、946779、946818、946418、1450268、1450268、949109、947522、947529、947531、947535であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 The pilus gene cluster comprises 64 genes, which are in order yagV, yagW, yagX, yagY, yagZ, gltF, yhcA, yhcD, yhcE, yhcF, fimA, fimI, fimC, fimD , Fimf, FIMG, FIMH, SFMA, SFMD, SFMD, SFMD, SFMF, SFMF, SFMF, YCBR, YCBT, YCBS, YCBV, YCBV, YDEQ, YDER, YDET, YRAH, YRAH, YRAH, YRAH, YRAH, YRAH, YRAH RAI, YRAJ, YRAK, YADC, YADK . qiI and the NCBI accession numbers for those sequences are, in order: 5, 948846, 948847, 945522, 945367, 945160, 945407, 944977, 948306, 946773, 946934, 947185, 945561, 945562, 945559, 946050, 946049, 946047, 946042, 947658, 947657, 94 7656, 947654, 944837, 944835, 944829, 944828, 944819, 944859, 944841, 946642, 946617, 946621, 946619, 947550, 945110, 946537, 945325, 946620, 946788, 946779, 946818, 946418, 1450268, 1450268, 949109, Claims characterized by 947522, 947529, 947531, 947535 Item 1. The method according to item 1. 前記大腸菌は、大腸菌MG1655であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the E. coli is E. coli MG1655. 請求項1から3のいずれか一項に記載の方法により構築される、組み換え大腸菌。 A recombinant E. coli constructed by the method according to any one of claims 1-3. プラスミドpBHR68又はプラスミドpFW01-thrA*BC-rhtCをさらに含むことを特徴とする、請求項4に記載の組み換え大腸菌。 5. The recombinant E. coli according to claim 4, further comprising plasmid pBHR68 or plasmid pFW01-thrA*BC-rhtC. 請求項4又は5に記載の組み換え大腸菌の、アミノ酸欠乏の環境下での代謝物合成における使用。 Use of the recombinant E. coli according to claim 4 or 5 in metabolite synthesis under an amino acid-deficient environment. 請求項5に記載の組み換え大腸菌を用いてアミノ酸欠乏の環境下で発酵させることを特徴とする、PHBの発酵生産方法。 A method for fermentative production of PHB, characterized in that the recombinant Escherichia coli according to claim 5 is fermented under an amino acid-deficient environment. 前記アミノ酸欠乏の環境は、菌株によりPHBを生産するための発酵培地であり、前記発酵培地の組成は、グルコース 15~20g/L、NaHPO・12HO 15-20g/L、KHPO 1-8g/L、NHCl 1-8g/L、NaCl 0.2-0.8g/L、MgSO 0.1-0.5g/L及びCaCl 0.01-0.05g/Lを含むことを特徴とする、請求項7に記載の方法。 The amino acid-deficient environment is a fermentation medium for producing PHB by the strain, and the composition of the fermentation medium is glucose 15-20 g/L, Na 2 HPO 4.12H 2 O 15-20 g/L, KH 2 PO 4 1-8 g/L, NH 4 Cl 1-8 g/L, NaCl 0.2-0.8 g/L, MgSO 4 0.1-0.5 g/L and CaCl 2 0.01-0.05 g/L 8. The method of claim 7, comprising L. 請求項5に記載の組み換え大腸菌を用いてアミノ酸欠乏の環境下で発酵させることを特徴とする、L-トレオニンを発酵生産する方法。 A method for fermentative production of L-threonine, wherein the recombinant E. coli according to claim 5 is fermented under an amino acid-deficient environment. 請求項1から3のいずれか一項に記載の方法又は請求項4若しくは5に記載の組み換え大腸菌の、発酵、薬剤調製、材料又は環境保護における使用。 Use of the method according to any one of claims 1 to 3 or the recombinant E. coli according to claims 4 or 5 in fermentation, drug preparation, materials or environmental protection.
JP2022575251A 2021-01-15 2021-07-27 Construction and use of fimbriated Escherichia coli for improved production efficiency Active JP7507897B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110053059.7 2021-01-15
CN202110053059.7A CN112680393B (en) 2021-01-15 2021-01-15 Construction and application of sterile escherichia coli capable of improving production efficiency
PCT/CN2021/108590 WO2022151700A1 (en) 2021-01-15 2021-07-27 Construction and application of pilus-free e. coli capable of improving production efficiency

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023535865A true JP2023535865A (en) 2023-08-22
JP7507897B2 JP7507897B2 (en) 2024-06-28

Family

ID=75458044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022575251A Active JP7507897B2 (en) 2021-01-15 2021-07-27 Construction and use of fimbriated Escherichia coli for improved production efficiency

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7507897B2 (en)
CN (1) CN112680393B (en)
WO (1) WO2022151700A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109576198B (en) * 2018-11-09 2022-06-07 南京工业大学 Recombinant escherichia coli with fimA gene knocked out, and construction method and application thereof
CN112680393B (en) * 2021-01-15 2023-04-07 江南大学 Construction and application of sterile escherichia coli capable of improving production efficiency
CN113106049A (en) * 2021-04-26 2021-07-13 江南大学 Genetically engineered bacterium incapable of synthesizing common antigen and flagella of enterobacter and application thereof
CN113174393B (en) * 2021-04-28 2023-09-12 江南大学 Method for improving drug resistance of escherichia coli and application thereof

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101392231A (en) * 2008-08-22 2009-03-25 山东大学 Recombinant bacillus coli and method for producing PHB by using biomass material and the same
CN102212501A (en) * 2011-03-31 2011-10-12 山东大学 Recombinant escherichia coli and method for applying same to produce poly(3-hydroxybutyrate-3-hydroxyvalerate) (PHBV) by utilizing single carbon source
CN104862329A (en) * 2015-04-23 2015-08-26 上海工业生物技术研发中心 L-threonine genetic engineering production bacteria
CN109576198A (en) * 2018-11-09 2019-04-05 南京工业大学 Recombinant escherichia coli with fimA gene knocked out and construction method and application thereof
CN109852572A (en) * 2019-01-28 2019-06-07 江南大学 A method of it knocking out Escherichia coli PTS system and improves L-threonine yield
CN110055205A (en) * 2019-05-13 2019-07-26 南京工业大学 Recombinant escherichia coli with fimH gene knocked out and construction method and application thereof
CN110669709A (en) * 2019-07-31 2020-01-10 江南大学 Method for efficiently synthesizing PHB (polyhydroxybutyrate) by knocking out flagellum and pilus genes

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6989265B2 (en) * 2002-01-23 2006-01-24 Wisconsin Alumni Research Foundation Bacteria with reduced genome
US20180087024A1 (en) * 2015-04-16 2018-03-29 National Research Council Of Canada Genetically engineered c1-utilizing microorganisms and processes for their production and use
CN112680393B (en) * 2021-01-15 2023-04-07 江南大学 Construction and application of sterile escherichia coli capable of improving production efficiency

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101392231A (en) * 2008-08-22 2009-03-25 山东大学 Recombinant bacillus coli and method for producing PHB by using biomass material and the same
CN102212501A (en) * 2011-03-31 2011-10-12 山东大学 Recombinant escherichia coli and method for applying same to produce poly(3-hydroxybutyrate-3-hydroxyvalerate) (PHBV) by utilizing single carbon source
CN104862329A (en) * 2015-04-23 2015-08-26 上海工业生物技术研发中心 L-threonine genetic engineering production bacteria
CN109576198A (en) * 2018-11-09 2019-04-05 南京工业大学 Recombinant escherichia coli with fimA gene knocked out and construction method and application thereof
CN109852572A (en) * 2019-01-28 2019-06-07 江南大学 A method of it knocking out Escherichia coli PTS system and improves L-threonine yield
CN110055205A (en) * 2019-05-13 2019-07-26 南京工业大学 Recombinant escherichia coli with fimH gene knocked out and construction method and application thereof
CN110669709A (en) * 2019-07-31 2020-01-10 江南大学 Method for efficiently synthesizing PHB (polyhydroxybutyrate) by knocking out flagellum and pilus genes

Also Published As

Publication number Publication date
CN112680393B (en) 2023-04-07
WO2022151700A1 (en) 2022-07-21
JP7507897B2 (en) 2024-06-28
CN112680393A (en) 2021-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2023535865A (en) Construction and use of fimbriated E. coli to improve production efficiency
Günther et al. The transcriptomic profile of Pseudozyma aphidis during production of mannosylerythritol lipids
CN102317438A (en) Novel microbial succinic acid producers and purification of succinic acid
CN110551671B (en) Surfactin producing genetic engineering bacterium and construction method and application thereof
CN116496950B (en) Lysine production strain and application thereof, and lysine production method
Yu et al. Genome shuffling of Streptomyces roseosporus for improving daptomycin production
CN110387347A (en) One plant of Escherichia coli membranous wall simplifies the application of chassis bacterial strain and its high yield PHB
CN110373436A (en) A kind of construction method and fermentation technique producing bishomo-γ-linolenic acid volume branch Mucor cell factory
Gao et al. L-Lactic acid production by Bacillus subtilis MUR1 in continuous culture
CA2168008A1 (en) Escherichia coli csra gene, protein encoded thereby, and methods of use thereof
Liu et al. Construction of a robust Sphingomonas sp. strain for welan gum production via the expression of global transcriptional regulator IrrE
CN116731933B (en) Corynebacterium glutamicum and application thereof in valine production
Zhu et al. Optimization of γ-polyglutamic acid synthesis using response surface methodology of a newly isolated glutamate dependent Bacillus velezensis Z3
CN111996155A (en) Method for improving production capacity of L-histidine producing strain
Josic et al. Application of proteomics in biotechnology–microbial proteomics
CN106635945A (en) Recombinant strain and preparation method thereof and method for producing L-threonine
CN113106049A (en) Genetically engineered bacterium incapable of synthesizing common antigen and flagella of enterobacter and application thereof
CN110373372B (en) Method for efficiently synthesizing PHB by knocking out LPS (lipopolysaccharide) synthetic gene cluster
KR102157781B1 (en) Microorganism for production of dicarboxylic acid and method of producing dicarboxylic acid using the Same
WO2018056794A1 (en) Microorganism capable of utilizing acetic acid as sole carbon source
CN109628473A (en) It is a kind of for improve volume branch Mucor oil production four dicarboxyl acid transporter of carbon
CN115873775B (en) Method for improving secondary metabolic capacity of actinomycetes based on posttranslational modification of regulatory protein BldD
CN118207171B (en) Biotin ligase mutant and its use in biotin production
CN113667627B (en) Construction and application of corynebacterium glutamicum for improving L-glutamic acid production efficiency
CN111334445B (en) Long-chain dicarboxylic acid producing strain and preparation method and application thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230202

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231219

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240319

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240521

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240618