RU2806731C1 - Application of transporter carrier gene that improves l-tryptophan production efficiency in escherichia coli - Google Patents

Application of transporter carrier gene that improves l-tryptophan production efficiency in escherichia coli Download PDF

Info

Publication number
RU2806731C1
RU2806731C1 RU2022107972A RU2022107972A RU2806731C1 RU 2806731 C1 RU2806731 C1 RU 2806731C1 RU 2022107972 A RU2022107972 A RU 2022107972A RU 2022107972 A RU2022107972 A RU 2022107972A RU 2806731 C1 RU2806731 C1 RU 2806731C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gene
tryptophan
ywkb
bacterium
amino acid
Prior art date
Application number
RU2022107972A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сисянь СЕ
Бо СЮН
Чуньгуан ЧЖАО
Сяовэй ГУО
Цзясюань МЭНЬ
Айин ВЭЙ
Original Assignee
Нинся Эппэнь Биотек Ко., Лтд
Тяньцзинь Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи
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 Нинся Эппэнь Биотек Ко., Лтд, Тяньцзинь Юниверсити Оф Сайенс Энд Текнолоджи filed Critical Нинся Эппэнь Биотек Ко., Лтд
Application granted granted Critical
Publication of RU2806731C1 publication Critical patent/RU2806731C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention is a genetically engineered bacterium for producing L-tryptophan, where the original bacterium is modified with the ywkB gene, and the resulting genetically engineered bacterium has the activity of producing a higher yield of L-tryptophan than the original bacterium; where the modification consists of modifying the pseudogenic locus yeep with the ywkB gene.
EFFECT: when the strain is fermented in a shaking flask, it can accumulate 15.2 g/l of L-tryptophan within 24 hours, which is 35% higher than that of the control strain.
13 cl, 4 dwg, 2 ex

Description

Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно заявке на патент Китая №201910828913.5, поданной 3 сентября 2019 г. в Национальное управление интеллектуальной собственности Китая и озаглавленной "ПРИМЕНЕНИЕ ГЕНА ТРАНСПОРТНОГО ПЕРЕНОСЧИКА, КОТОРЫЙ УЛУЧШАЕТ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОДУЦИРОВАНИЯ L-ТРИПТОФАНА У ESCHERICHIA COLI”, содержание которой включено в данный документ посредством ссылки во всей его полноте.This application claims priority to Chinese Patent Application No. 201910828913.5, filed on September 3, 2019 with the National Intellectual Property Office of China, entitled “APPLICATION OF A TRANSPORT CARRIER GENE THAT IMPROVES L-TRYPTOPHAN PRODUCTION EFFICIENCY IN ESCHERICHIA COLI,” the contents of which are included in this document by reference in its entirety.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD

Настоящее изобретение относится к метаболической инженерии и биотехнологии, в частности к гену транспортного метаболического переносчика, происходящему из Bacillus subtilis, который может эффективно улучшать эффективность продуцирования аминокислот у сконструированного продуцирующего L-триптофан штамма Escherichia coli.The present invention relates to metabolic engineering and biotechnology, in particular to a metabolic transporter gene derived from Bacillus subtilis, which can effectively improve the amino acid production efficiency of an engineered L-tryptophan-producing Escherichia coli strain.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND ART

Триптофан в качестве аминокислоты, которая играет важную роль в регулировании роста и развития организмов и обладает хорошими фармакологическими эффектами, такими как антидепрессивное действие и улучшение сна, играет важную роль в пищевой, медицинской, кормовой и других отраслях промышленности. Учитывая дальнейшее исследование этой аминокислоты, ее применение будет более широким, что рано или поздно обеспечит резкое увеличение рыночного спроса на триптофан. Таким образом, поиск более эффективного и дешевого способа получения триптофана постепенно привлекает внимание людей. В настоящее время способы его получения включают способ химического синтеза, способ ферментативных реакций и способ прямого микробиологического ферментирования. Способ прямого ферментирования представляет собой способ непосредственного продуцирования L-триптофана посредством ферментирования с недорогим сырьем, таким как глюкоза, в качестве субстрата. Такой способ имеет преимущества простоты манипулирования, низкой стоимости, высокой продуктивности, короткого цикла и низкого загрязнения окружающей среды. Однако исследования внутренней среды микроорганизмов и равновесных взаимоотношений между различными метаболическими путями все еще недостаточно исчерпывающи, что имеет результатом низкие выходы способов микробиологического ферментирования. Кроме того, что касается синтеза L-триптофана, то путь его синтеза является более долгим и требует большего количества предшественников. Таким образом, для того, чтобы осуществлять дальнейшее увеличение выхода, необходимо систематически совершенствовать микробную метаболическую сеть с помощью метаболической инженерии.Tryptophan, as an amino acid, which plays an important role in regulating the growth and development of organisms and has good pharmacological effects such as antidepressant effects and sleep promotion, plays an important role in food, medicine, feed and other industries. Given further research on this amino acid, its use will become more widespread, which will sooner or later ensure a sharp increase in market demand for tryptophan. Thus, the search for a more effective and cheaper way to obtain tryptophan is gradually attracting people's attention. Currently, methods for its production include a chemical synthesis method, an enzymatic reaction method and a direct microbiological fermentation method. The direct fermentation method is a method of directly producing L-tryptophan through fermentation with inexpensive raw materials such as glucose as a substrate. This method has the advantages of easy handling, low cost, high productivity, short cycle time and low environmental pollution. However, studies of the internal environment of microorganisms and the equilibrium relationships between various metabolic pathways are still not comprehensive enough, resulting in low yields of microbial fermentation methods. In addition, with regard to the synthesis of L-tryptophan, the path of its synthesis is longer and requires more precursors. Thus, in order to realize further increases in yield, it is necessary to systematically improve the microbial metabolic network through metabolic engineering.

В настоящее время технологию метаболической инженерии широко используют для улучшения промышленных штаммов. Метаболическая инженерия использует главным образом такие технологии, как рекомбинация ДНК и CRISPR/Cas9-опосредованное редактирование генов, для оптимизации ферментов метаболического пути, непосредственно вовлеченных в синтез аминокислот, ключевых лимитирующих скорость ферментов и регуляторных факторов, не вовлеченных непосредственно в синтез аминокислот. В дополнение к этим стратегиям, усиление способности штаммов к транспорту целевого продукта также может эффективно улучшать эффективность продуцирования аминокислот.Currently, metabolic engineering technology is widely used to improve industrial strains. Metabolic engineering primarily uses technologies such as DNA recombination and CRISPR/Cas9-mediated gene editing to optimize metabolic pathway enzymes directly involved in amino acid synthesis, key rate-limiting enzymes, and regulatory factors not directly involved in amino acid synthesis. In addition to these strategies, enhancing the target product transport ability of strains can also effectively improve amino acid production efficiency.

Сообщалось о целом ряде генов, кодирующих белки, секретирующие аминокислоты, которые могут эффективно улучшать продуцирующую способность штаммов. Например, усиление экспрессии лизин-секретирующего гена lysE может улучшать потенциал продуцирования у лизин-продуцирующих бактерий рода Corynebacterium (WO9723597A2). Усиление экспрессии гена rhtB увеличивает толерантность бактерий к L-гомосерину (заявка на Европейский патент ЕР994190А2). Дополнительные копии гена rhtC увеличивают выходы L-гомосерина, L-треонина и L-лейцина (заявка на Европейский патент ЕР1013765А1). Дополнительные копии генов yahN, yeaS, yfiK и yggA увеличивают выходы L-глутамата, L-лизина, L-треонина, L-аланина и тому подобного (заявка на Европейский патент ЕР1016710А2).A number of genes encoding amino acid secreting proteins have been reported that can effectively improve the production capacity of strains. For example, increasing the expression of the lysine-secreting gene lysE can improve the production potential of lysine-producing bacteria of the genus Corynebacterium (WO9723597A2). Increasing the expression of the rhtB gene increases bacterial tolerance to L-homoserine (European patent application EP994190A2). Additional copies of the rhtC gene increase the yields of L-homoserine, L-threonine and L-leucine (European patent application EP1013765A1). Additional copies of the yahN, yeaS, yfiK and yggA genes increase the yields of L-glutamate, L-lysine, L-threonine, L-alanine and the like (European patent application EP1016710A2).

Транспортный белок, наиболее часто встречающийся у продуцирующих ароматические аминокислоты бактерий, кодируется собственным геном Е. coli,yddG. Из их числа Vera Doroshenko et at. использовали Escherichia coli MG1655 в качестве исходного штамма и посредством плазмидной или геномной интеграции экспрессировали ген yddG с различными интенсивностями. В экспериментах по ферментированию в опытных пробирках накопление L-триптофана составляло 0,6 мкг/мл, а накопление L-фенилаланина составляло 30000 мкг/мл. Liu Shuangping et al. вводили ген yddG в штамм-хозяин Е. coli в форме плазмиды посредством генной инженерии. Эксперименты по ферментированию показали, что способность штамма, содержащего ген yddG, к внеклеточному транспорту L-фенилаланина была улучшена, и конечный выход L-фенилаланина достигал 62 г/л. В другом исследовании в качестве исходного штамма использовали триптофан-продуцирующий штамм SV164 (pGH5) Escherichia coli, и в клетки вводили ген yddG под контролем сильного промотора с получением штамма SV164PL-yddG (pGH5). Этот штамм подвергали культивированию со встряхиванием при 37°C в течение 48 ч в опытной пробирке 20×200 мм, и конечный выход L-триптофана составлял 4,17 г/л, что было примерно на 12% выше такового у исходного штамма.The transport protein most commonly found in aromatic amino acid-producing bacteria is encoded by E. coli's own gene, yddG. Of these, Vera Doroshenko et at. used Escherichia coli MG1655 as the parent strain and expressed the yddG gene at different intensities through plasmid or genomic integration. In fermentation experiments in test tubes, the accumulation of L-tryptophan was 0.6 μg/ml, and the accumulation of L-phenylalanine was 30,000 μg/ml. Liu Shuangping et al. introduced the yddG gene into a host strain of E. coli in the form of a plasmid through genetic engineering. Fermentation experiments showed that the ability of the strain containing the yddG gene to extracellularly transport L-phenylalanine was improved, and the final yield of L-phenylalanine reached 62 g/L. In another study, tryptophan-producing Escherichia coli strain SV164 (pGH5) was used as the parent strain, and the yddG gene was introduced into the cells under the control of a strong promoter to obtain strain SV164PL-yddG (pGH5). This strain was shaken cultured at 37°C for 48 hours in a 20 x 200 mm test tube, and the final yield of L-tryptophan was 4.17 g/L, which was approximately 12% higher than that of the parent strain.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что сверхэкспрессия гена yddG может усиливать толерантность сконструированных штаммов к ароматическим аминокислотам, но мембранные белки, кодируемые этим геном, имеют большие различия в аффинности в отношении различных ароматических аминокислот, и эффект транспорта не очень хорош. Этот ген происходит из Escherichia coli, поэтому он легко подвергается саморегуляции бактериями и не может проявлять эффективную транспортную функцию. Этому гену сложно соответствовать требованиям промышленного производства.Based on the above, it can be concluded that overexpression of the yddG gene can enhance the tolerance of engineered strains to aromatic amino acids, but the membrane proteins encoded by this gene have large differences in affinity for different aromatic amino acids, and the transport effect is not very good. This gene is derived from Escherichia coli, so it is easily self-regulated by bacteria and cannot exhibit an efficient transport function. It is difficult for this gene to meet the requirements of industrial production.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задача настоящего изобретения заключается в улучшении эффективности продуцирования штамма, продуцирующего L-триптофан, и в использовании этого штамма для продуцирования L-триптофана. Для того, чтобы решить указанную выше задачу, настоящее изобретение улучшает эффективность продуцирования L-триптофана штаммом-хозяином посредством введения в штамм-хозяин гена ywkB (Gene ID: 936875), кодирующего транспортер метаболитов, происходящего из Bacillus subtilis subsp. ywkB представляет собой ген, кодирующий мембранный белок, который кодирует предполагаемый транспортер метаболитов и принадлежит к семейству переносчиков потока ауксина (ТС 2.А.69), он не принимает непосредственного участия в синтезе L-триптофана, но когда этот ген вводят в штамм, продуцирующий L-триптофан, он может эффективно снижать концентрацию внутриклеточного конечного продукта и ослаблять ингибирование по типу обратной связи конечным продуктом ферментов метаболического пути, увеличивать поток углерода к пути синтеза целевой аминокислоты и в конечном счете улучшать выход продукта.An object of the present invention is to improve the production efficiency of an L-tryptophan producing strain and to use this strain for producing L-tryptophan. In order to solve the above object, the present invention improves the production efficiency of L-tryptophan by a host strain by introducing into the host strain the ywkB gene (Gene ID: 936875) encoding a metabolite transporter derived from Bacillus subtilis subsp. ywkB is a membrane protein encoding gene that encodes a putative metabolite transporter and belongs to the auxin flux transporter family (TC 2.A.69), it is not directly involved in the synthesis of L-tryptophan, but when this gene is introduced into a strain producing L-tryptophan, it can effectively reduce the intracellular end-product concentration and alleviate end-product feedback inhibition of metabolic pathway enzymes, increase carbon flow to the target amino acid synthesis pathway, and ultimately improve product yield.

Первое техническое решение, предлагаемое в настоящем изобретении, представляет собой генетически сконструированный бактериальный штамм для продуцирования L-триптофана, где бактериальный штамм-хозяин модифицирован геном ywkB, и полученный генетически сконструированный бактериальный штамм обладает активностью продуцирования более высокого выхода L-триптофана, чем бактериальный штамм-хозяин.The first technical solution proposed in the present invention is a genetically engineered bacterial strain for producing L-tryptophan, where the host bacterial strain is modified with the ywkB gene, and the resulting genetically engineered bacterial strain has the activity of producing a higher yield of L-tryptophan than the bacterial strain - master.

В соответствии с генетически сконструированным бактериальным штаммом по настоящему изобретению, ген ywkB происходит из Bacillus subtilis, и модификация состоит в том, чтобы модифицировать псевдогенный локус уеер с помощью гена ywkB.According to the genetically engineered bacterial strain of the present invention, the ywkB gene is derived from Bacillus subtilis, and the modification is to modify the pseudogene locus ueer with the ywkB gene.

В соответствии с генетически сконструированным бактериальным штаммом по настоящему изобретению, бактериальный штамм-хозяин представляет собой бактериальный штамм-хозяин, способный к продуцированию L-триптофана, и конкретный вид бактерий не ограничивается особым образом, при условии что он обладает способностью продуцировать L-триптофан или может получить такую способность; например, бактериальный штамм-хозяин может представлять собой штамм прокариотических бактерий, способный продуцировать L-триптофан, такой как штамм грамотрицательных бактерий, способный продуцировать L-триптофан; далее, бактериальный штамм-хозяин представляет собой штамм Escherichia coli, способный продуцировать L-триптофан; например, бактериальный штамм-хозяин представляет собой продуцирующий L-триптофан штамм Е. coli TRP 03 (этот штамм получен путем генетического модифицирования исходного штамма Escherichia coli W3110 и является тем же штаммом, что и E.coli TRP 03 (CN 108753860 А)).According to the genetically engineered bacterial strain of the present invention, the host bacterial strain is a bacterial host strain capable of producing L-tryptophan, and the specific bacterial species is not particularly limited as long as it has the ability to produce L-tryptophan or can gain such ability; for example, the host bacterial strain may be a prokaryotic bacterial strain capable of producing L-tryptophan, such as a strain of gram-negative bacteria capable of producing L-tryptophan; further, the host bacterial strain is an Escherichia coli strain capable of producing L-tryptophan; for example, the host bacterial strain is the L-tryptophan-producing strain E. coli TRP 03 (this strain is obtained by genetically modifying the original Escherichia coli strain W3110 and is the same strain as E. coli TRP 03 (CN 108753860 A)).

В соответствии с генетически сконструированным бактериальным штаммом по настоящему изобретению, ген ywkB имеет нуклеотидную последовательность, кодирующую следующую полипептидную последовательность:According to the genetically engineered bacterial strain of the present invention, the ywkB gene has a nucleotide sequence encoding the following polypeptide sequence:

(А) белок, содержащий аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO: 2 в перечне последовательностей;(A) a protein containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing;

(Б) белок, который содержит аминокислотную последовательность, полученную в результате делеции, замены и/или добавления одного или более аминокислотных остатков в аминокислотной последовательности, показанной в SEQ ID NO: 2 в перечне последовательностей, и все еще обладает способностью улучшать продуцирование штаммом L-триптофана и структурных аналогов L-триптофана (таких как 5-гидрокситриптофан, и так далее);(B) a protein that contains an amino acid sequence resulting from the deletion, substitution and/or addition of one or more amino acid residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, and still has the ability to improve the production of the L- strain tryptophan and structural analogues of L-tryptophan (such as 5-hydroxytryptophan, etc.);

(В) белок, который имеет по меньшей мере 85%, предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 96%, 97%, 98%, 99% идентичность с аминокислотной последовательностью, показанной в SEQ ID NO: 2, происходит из Bacillus subtilis и функционирует как транспортер метаболитов.(B) a protein that has at least 85%, preferably at least 90%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, 97%, 98%, 99% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, is derived from Bacillus subtilis and functions as a metabolite transporter.

В соответствии с генетически сконструированным бактериальным штаммом по настоящему изобретению, стадия "бактериальный штамм-хозяин модифицирован геном ywkB" относится к введению гена в бактериальный штамм-хозяин.According to the genetically engineered bacterial strain of the present invention, the "host bacterial strain is modified with ywkB gene" step refers to introducing a gene into the host bacterial strain.

Способ введения кодирующего гена в бактериальный штамм-хозяин включает, но без ограничения ими, средства генной инженерии, известные специалисту в данной области техники, такие как введение целевого гена в бактериальный штамм-хозяин посредством гомологичной рекомбинации; или введение целевого гена в бактериальный штамм-хозяин посредством экспрессионных нуклеиново-кислотных конструкций и, конкретно, экспрессионная нуклеиново-кислотная конструкция может представлять собой обычную плазмиду которая известна специалисту в данной области техники, и может экспрессироваться в прокариотическом хозяине; либо целевой ген введен в хроматин хозяина посредством редактирования гена.The method of introducing a coding gene into a bacterial host strain includes, but is not limited to, means of genetic engineering known to one skilled in the art, such as introducing a target gene into a bacterial host strain through homologous recombination; or introducing the target gene into a bacterial host strain through expression nucleic acid constructs and, specifically, the expression nucleic acid construct may be a conventional plasmid which is known to one skilled in the art, and can be expressed in a prokaryotic host; or the target gene is introduced into the host chromatin through gene editing.

В соответствии с генетически сконструированным бактериальным штаммом по настоящему изобретению, где ген ywkB находится под контролем сильного промотора, этот сильный промотор представляет собой, например, промотор BBa_j23101 или промотор BBa_j23106.According to the genetically engineered bacterial strain of the present invention, where the ywkB gene is under the control of a strong promoter, the strong promoter is, for example, the BBa_j23101 promoter or the BBa_j23106 promoter.

Конкретно, модификация по настоящему изобретению состоит в том, чтобы использовать технологию редактирования гена Escherichia coli CRISPR/Cas9 для введения кодирующего транспортер гена ywkB в Е. coli TRP 03 и далее в том, чтобы интегрировать ген, контролируемый промотором BBa_j23106, в псевдогенный локус уеер.Specifically, the modification of the present invention is to use the Escherichia coli CRISPR/Cas9 gene editing technology to introduce the transporter-encoding gene ywkB into E. coli TRP 03 and further to integrate the gene controlled by the BBa_j23106 promoter into the pseudogenic locus ueer.

Нуклеотидная последовательность гена ywkB показана в SEQ ID NO: 1.The nucleotide sequence of the ywkB gene is shown in SEQ ID NO: 1.

Аминокислотная последовательность тепа ywkB показана в SEQ ID NO: 2.The amino acid sequence of ywkB is shown in SEQ ID NO: 2.

Нуклеотидная последовательность промотора BBa_j23106 показана в SEQ ID NO: 3.The nucleotide sequence of the BBa_j23106 promoter is shown in SEQ ID NO: 3.

Второе техническое решение, предлагаемое в настоящем изобретении, представляет собой способ конструирования генетически сконструированного бактериального штамма, который продуцирует L-триптофан, где ген ywkB интегрируют в бактериальный штамм-хозяин с получением генетически сконструированного бактериального штамма, обладающего активностью продуцирования более высокого выхода L-триптофана, чем бактериальный штамм-хозяин.The second technical solution proposed in the present invention is a method for constructing a genetically engineered bacterial strain that produces L-tryptophan, where the ywkB gene is integrated into a host bacterial strain to obtain a genetically engineered bacterial strain having the activity of producing a higher yield of L-tryptophan, than the host bacterial strain.

Согласно способу конструирования по настоящему изобретению, стадию интегрирования осуществляют посредством модифицирования псевдогенного локуса yeep геном ywkB, например, интегрирование осуществляют посредством редактирования гена CRISPR-Cas9.According to the construction method of the present invention, the integration step is carried out by modifying the pseudogenic yeep locus with the ywkB gene, for example, integration is carried out by editing the CRISPR-Cas9 gene.

Согласно способу конструирования по настоящему изобретению, в качестве исходного штамма используют продуцирующий триптофан штамм Е. coli TRP 03, сохраняемый в лаборатории Тяньцзиньского университета науки и техники (Tianjin University of Science and Technology), и интегрируют ген ywkB, а конкретные стадии представляют собой следующее:According to the construction method of the present invention, tryptophan-producing E. coli strain TRP 03 stored in the laboratory of Tianjin University of Science and Technology is used as the starting strain, and the ywkB gene is integrated, and the specific steps are as follows:

1) синтезирование интегрируемого генного фрагмента ywkB: конструирование фрагментов вышележащего и нижележащего гомологичного плеча псевдогена уеер, генного фрагмента ywkB и последовательности промотора BBa_j23106, где интегрируемый генный фрагмент ywkB содержит вышележащее гомологичное плечо гена уеер, нижележащее гомологичное плечо гена уеер, промоторный фрагмент ВВа_j23106 и генный фрагмент ywkB;1) Synthesis of the integrated genetic fragment YWKB: designing fragments of the overlying and underlying homologous shoulder of the pseudogen ueer, the genetic fragment of the YWKB and the BBA_J23106 promoter sequence, where the integrated genetic fragment of the YWKB contains the ceiling shoulder of the Gene Uter, the Lower Gomological shoulder of Gena Ueer, promotional fragment of VVA_J23106 and genetic fragment ywkB;

2) экспрессирование интегрируемого генного фрагмента ywkB в Е. coli TRP 03 с использованием технологии CRISPR/Cas9.2) expression of the integrated ywkB gene fragment in E. coli TRP 03 using CRISPR/Cas9 technology.

Согласно способу конструирования по настоящему изобретению, последовательность гена ywkB представляет собой нуклеотидную последовательность, кодирующую следующую полипептидную последовательность:According to the construction method of the present invention, the ywkB gene sequence is a nucleotide sequence encoding the following polypeptide sequence:

А) белок, содержащий аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO: 2 в перечне последовательностей;A) a protein containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing;

Б) белок, который содержит аминокислотную последовательность, полученную в результате делеции, замены и/или добавления одного или более аминокислотных остатков в аминокислотной последовательности, показанной в SEQ ID NO: 2 в перечне последовательностей, и все еще обладает способностью улучшать продуцирование штаммом L-триптофана и структурных аналогов L-триптофана (таких как 5-гидрокситриптофан, и так далее);B) a protein that contains an amino acid sequence resulting from the deletion, substitution and/or addition of one or more amino acid residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, and still has the ability to improve the production of L-tryptophan by the strain and structural analogs of L-tryptophan (such as 5-hydroxytryptophan, etc.);

(В) белок, который имеет по меньшей мере 85%, предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 96%, 97%, 98%, 99% идентичности с аминокислотной последовательностью, показанной в SEQ ID NO: 2, который происходит из Bacillus subtilis и функционирует как транспортер метаболитов.(B) a protein that has at least 85%, preferably at least 90%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, 97%, 98%, 99% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, which is derived from Bacillus subtilis and functions as a metabolite transporter.

Третье техническое решение, предлагаемое в настоящем изобретении, представляет собой генетически сконструированный бактериальный штамм, полученный вышеуказанным способом конструирования генетически сконструированного бактериального штамма, который продуцирует L-триптофан.The third technical solution proposed in the present invention is a genetically engineered bacterial strain obtained by the above method of constructing a genetically engineered bacterial strain that produces L-tryptophan.

Четвертое техническое решение, предлагаемое в настоящем изобретении, представляет собой способ продуцирования L-триптофана, который включает стадию ферментирования генетически сконструированного бактериального штамма согласно первому решению по настоящему изобретению или генетически сконструированного бактериального штамма, полученного способом согласно второму решению, с продуцированием L-триптофана.The fourth technical solution proposed in the present invention is a method for producing L-tryptophan, which includes the step of fermenting a genetically engineered bacterial strain according to the first solution of the present invention or a genetically engineered bacterial strain obtained by the method according to the second solution to produce L-tryptophan.

Согласно способу продуцирования L-триптофана по настоящему изобретению, он включает следующие стадии:According to the L-tryptophan production method of the present invention, it includes the following steps:

1) активирование бактериального штамма;1) activation of the bacterial strain;

2) приготовление посевного раствора;2) preparation of seed solution;

3) ферментирование; например, где3) fermentation; for example, where

на стадии (1) готовят культуру на скошенном агаре: инокулирование бактериального штамма, хранящегося при -80°C, на активированный скошенный агар методом штриха, культивирование при 37°C в течение 12 часов и однократное пересевание;in step (1), a culture is prepared on the agar slant: inoculation of a bacterial strain stored at -80°C onto the activated agar slant by streaking, cultivation at 37°C for 12 hours and subculture once;

на стадии (2) готовят посевную культуру в качалочной колбе: соскабливание пятна посевного материала на скошенном агаре с помощью микробиологической петли и инокулирование в коническую колбу на 500 мл, содержащую 30 мл посевной среды, укупоривание конической колбы девятью слоями марли и культивирование при 37°C и 200 об./мин в течение 8-10 часов;Step (2) prepares the inoculum in a shaking flask by scraping the inoculum spot on the agar slant using a microbiological loop and inoculating into a 500 ml conical flask containing 30 ml of inoculum medium, sealing the conical flask with nine layers of gauze and culturing at 37°C and 200 rpm for 8-10 hours;

на стадии (3) готовят ферментационную культуру в качалочной колбе: инокулирование посевной культуры в концентрации 10-15% (об./об.) в коническую колбу на 500 мл, содержащую ферментационную среду (конечный объем: 30 мл), укупоривание конической колбы девятью слоями марли, культивирование при 37°C и 200 об./мин на качалке, добавление во время ферментирования аммиачной воды для поддержания рН при 7,0-7,2; добавление 60%-ного (масс./об.) раствора глюкозы для поддержания ферментации (с феноловым красным в качестве индикатора, когда цвет ферментационного бульона больше не изменяется, это расценивается как дефицит глюкозы, и добавляют 1-2 мл 60%-ного (масс./об.) раствора глюкозы для обеспечения начального значения концентрации глюкозы в ферментационном бульоне 20-40 г/л); продолжение ферментирования в течение 22-26 часов.In step (3), prepare the fermentation culture in a shaking flask: inoculate the seed culture at a concentration of 10-15% (v/v) into a 500 ml conical flask containing the fermentation medium (final volume: 30 ml), seal the conical flask with nine layers of gauze, cultivation at 37°C and 200 rpm on a rocking chair, adding ammonia water during fermentation to maintain pH at 7.0-7.2; adding 60% (w/v) glucose solution to maintain fermentation (with phenol red as an indicator, when the color of the fermentation broth no longer changes, it is regarded as glucose deficiency, and add 1-2 ml of 60% ( w/v) glucose solution to ensure the initial glucose concentration in the fermentation broth is 20-40 g/l); Continue fermentation for 22-26 hours.

Настоящее изобретение обладает следующими преимуществами и полезными эффектами.The present invention has the following advantages and beneficial effects.

В настоящем изобретении ген ywkB, кодирующий транспортный переносчик, происходящий из Bacillus subtilis, вводят в сконструированный штамм, продуцирующий L-триптофан, что значительно улучшает выход целевого продукта. Поскольку ген происходит из Bacillus subtilis, он не будет подвергаться регулированию сконструированным штаммом и функционирует проще. Таким образом, настоящее изобретение имеет широкие перспективы применения. Сконструированный штамм, продуцирующий L-триптофан, содержащий ген ywkB, предлагаемый в настоящем изобретении, может накапливать 15,2 г/л L-триптофана после 24 часов ферментирования в качалочной колбе, что на 35% больше, чем у исходного штамма, демонстрируя потенциал для промышленного производства L-триптофана.In the present invention, the ywkB gene encoding a transporter derived from Bacillus subtilis is introduced into a constructed L-tryptophan-producing strain, which significantly improves the yield of the target product. Because the gene comes from Bacillus subtilis, it will not be subject to regulation by the engineered strain and functions more simply. Thus, the present invention has wide application prospects. The engineered L-tryptophan producing strain containing the ywkB gene of the present invention can accumulate 15.2 g/L L-tryptophan after 24 hours of shaker fermentation, which is 35% more than the original strain, demonstrating the potential for industrial production of L-tryptophan.

ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВDESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

На ФИГ. 1, на панели (а) показана карта плазмиды pREDCas9, и на панели (b) показана карта плазмиды pGRB.In FIG. 1, panel (a) shows the pREDCas9 plasmid map, and panel (b) shows the pGRB plasmid map.

На ФИГ. 2 показана электрофореграмма конструкции и верификации генного фрагмента ywkB-BBa_j23106, где М: ДНК-маркер 1 т.п.н. (тысяч пар нуклеотидов); трек 1: вышележащее гомологичное плечо; трек 2: ywkB; трек 3: нижележащее гомологичное плечо; трек 4: перекрывающийся фрагмент; трек 5: фрагмент идентификации положительных бактерий; трек 6: контрольный штамм.In FIG. Figure 2 shows an electropherogram of the construction and verification of the ywkB-BBa_j23106 gene fragment, where M: 1 kb DNA marker. (thousand pairs of nucleotides); track 1: overlying homologous arm; track 2: ywkB; track 3: underlying homologous arm; track 4: overlapping fragment; track 5: fragment of identification of positive bacteria; track 6: control strain.

На ФИГ. 3 показана стандартная кривая для определения L-триптофана посредством ВЭЖХ (высокоэффективная жидкостная хроматография).In FIG. Figure 3 shows a standard curve for the determination of L-tryptophan by HPLC (high performance liquid chromatography).

На ФИГ. 4 показаны выходы L-триптофана при ферментировании в качалочной колбе.In FIG. Figure 4 shows the yields of L-tryptophan during fermentation in a shaking flask.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Пример 1: Конструирование штамма Е. coli TRP 05Example 1: Construction of E. coli strain TRP 05

1. Способ редактирования гена1. Gene editing method

Метод редактирования гена, принятый в настоящем изобретении, раскрыт в "Li Y, Lin Z, Huang С, et al. Metabolic engineering of Escherichia coli using CRISPR-Cas9 meditated genome editing. Metabolic engineering, 2015, 31:13-21", и карты двух плазмид, используемых в этом способе, показаны на ФИГ. 1. А именно, вектор pREDCas9 несет систему элиминации плазмиды pGRB для экспрессии gRNA (геномная РНК), систему Red-рекомбинации фага X и систему экспрессии белка Cas9, устойчивость к спектиномицину (рабочая концентрация: 100 мг/л), культивирование при 32°C; в векторе pGRB в качестве остова используется pUC18 и содержится промотор J23100, последовательность связывающего домена gRNA-Cas9 и последовательность терминатора, устойчивость к ампициллину (рабочая концентрация: 100 мг/л), культивирование при 37°C.The gene editing method adopted in the present invention is disclosed in "Li Y, Lin Z, Huang C, et al. Metabolic engineering of Escherichia coli using CRISPR-Cas9 meditated genome editing. Metabolic engineering, 2015, 31:13-21", and maps of the two plasmids used in this method are shown in FIG. 1. Namely, the pREDCas9 vector carries the pGRB plasmid elimination system for gRNA (genomic RNA) expression, the X phage Red-recombination system and the Cas9 protein expression system, spectinomycin resistance (working concentration: 100 mg/L), cultivation at 32°C ; pGRB vector uses pUC18 as a backbone and contains the J23100 promoter, gRNA-Cas9 binding domain sequence and terminator sequence, ampicillin resistance (working concentration: 100 mg/L), culture at 37°C.

Конкретные стадии этого способа.Specific stages of this method.

1.1 Конструирование плазмиды pGRB1.1 Construction of plasmid pGRB

Задача конструирования плазмиды pGRB состоит в том, чтобы транскрибировать соответствующую gRNA с образованием комплекса с белком Cas9 и распознавать целевой сайт целевого гена посредством спаривания оснований и РАМ (соседний мотив протоспейсера) для достижения двухцепочечного разрыва целевой ДНК. Плазмида pGRB была сконструирована путем рекомбинации фрагмента ДНК, содержащего целевую последовательность, с линеаризованным векторным фрагментом.The objective of pGRB plasmid construction is to transcribe the corresponding gRNA to form a complex with the Cas9 protein and recognize the target site of the target gene through base pairing and PAM (adjacent protospacer motif) to achieve a double-strand break in the target DNA. Plasmid pGRB was constructed by recombining a DNA fragment containing the target sequence with a linearized vector fragment.

1.1.1 Конструирование целевой последовательности1.1.1 Designing a target sequence

Для создания целевой последовательности (РАМ: 5'-NGG-3') использовали CRISPR RGEN Tools.CRISPR RGEN Tools were used to generate the target sequence (PAM: 5′-NGG-3′).

1.1.2 Получение фрагмента ДНК, содержащего целевую последовательность1.1.2 Obtaining a DNA fragment containing the target sequence

Конструировали праймер 5'-концевая последовательность линеаризованного вектора (15 п.н.) - сайт рестрикции целевая последовательность (без последовательности РАМ) - концевая последовательность линеаризованного вектора (15 п.н.)-3' и комплементарный обратный праймер, а фрагмент ДНК, содержащий целевую последовательность, получали посредством отжига однонитевой ДНК. Условия реакции: преденатурация при 95°C в течение 5 мин; отжиг при 30-50°C в течение 1 мин. Система отжига была следующей.The primer was designed: the 5'-terminal sequence of the linearized vector (15 bp) - the restriction site, the target sequence (without the PAM sequence) - the terminal sequence of the linearized vector (15 bp) - 3' and a complementary reverse primer, and a DNA fragment, containing the target sequence was obtained by annealing single-stranded DNA. Reaction conditions: predenaturation at 95°C for 5 min; annealing at 30-50°C for 1 min. The annealing system was as follows.

Система отжигаAnnealing system

1.1.3 Получение линеаризованного вектора1.1.3 Obtaining a linearized vector

Для линеаризации вектора использовали способ инвертированной ПЦР-амплификации.To linearize the vector, the inverted PCR amplification method was used.

1.1.4 Реакция рекомбинации1.1.4 Recombination reaction

Система рекомбинации показана в следующей таблице. Все используемые рекомбиназы представляли собой ферменты серии ClonExpress® II One Step Cloning Kit. Условия рекомбинации: 37°C, 30 мин.The recombination system is shown in the following table. All recombinases used were ClonExpress® II One Step Cloning Kit enzymes. Recombination conditions: 37°C, 30 min.

1.1.5 Трансформация плазмиды1.1.5 Plasmid transformation

Десять мкл реакционного раствора добавляли к 100 мл компетентных клеток DH5α и осторожно перемешивали. Полученную смесь охлаждали в ледяной бане в течение 20 мин, подвергали тепловому шоку при 42°C в течение 45-90 секунд, сразу охлаждали в ледяной бане в течение 2-3 мин, дополняли 900 мкл SOC (супероптимальная среда с катаболическим репрессором, Super Optimal broth with Catabolic repressor) и выделяли при 37°C в течение 1 часа. Смесь центрифугировали при 8000 об./мин в течение 2 мин, часть супернатанта отбрасывали и оставшиеся 200 мкл супернатанта использовали для ресуспендирования клеток. Затем клетки распределяли по чашке, содержащий 100 мг/л ампициллина, и чашку помещали перевернутой вверх дном и культивировали при 37°C в течение ночи. После того, как на чашке были выращены одиночные колонии, положительные рекомбинанты идентифицировали и отбирали посредством ПЦР методом молекулярных колоний.Ten μl of the reaction solution was added to 100 ml of competent DH5α cells and mixed gently. The resulting mixture was cooled in an ice bath for 20 minutes, heat shocked at 42°C for 45-90 seconds, immediately cooled in an ice bath for 2-3 minutes, supplemented with 900 μl SOC (Super Optimal Catabolic Repressor Medium). broth with Catabolic repressor) and isolated at 37°C for 1 hour. The mixture was centrifuged at 8000 rpm for 2 min, part of the supernatant was discarded, and the remaining 200 μl of supernatant was used to resuspend the cells. The cells were then spread onto a dish containing 100 mg/L ampicillin, and the dish was placed upside down and cultured at 37°C overnight. After single colonies were grown on the plate, positive recombinants were identified and selected by molecular colony PCR.

1.1.6 Идентификация клонов1.1.6 Identification of clones

ПЦР-положительные колонии инокулировали в среду LB (лизогенная среда), содержащую 100 мг/л ампициллина, для культивирования в течение ночи и бактерии сохраняли. Плазмиды экстрагировали и идентифицировали с помощью ферментативного расщепления.PCR-positive colonies were inoculated into LB medium (lysogenic medium) containing 100 mg/L ampicillin for overnight culture, and the bacteria were stored. Plasmids were extracted and identified by enzymatic digestion.

1.2 Получение фрагмента рекомбинантной ДНК1.2 Obtaining a recombinant DNA fragment

Рекомбинантный фрагмент для нокаута состоит из вышележащего и нижележащего гомологичных плечей гена, подлежащего нокауту (вышележащее гомологичное плечо-нижележащее гомологичное плечо); рекомбинантный фрагмент для интегрирония состоит из вышележащего и нижележащего гомологичных плечей сайта интеграции и генного фрагмента, подлежащего интегрированию (вышележащее гомологичное плечо - целевой ген - нижележащее гомологичное плечо). Используя программное обеспечение для конструирования праймеров primer5, вышележащую и нижележащую последовательности гена, подлежащего нокауту, или сайт, подлежащий интегрированию, использовали в качестве матрицы для разработки праймеров для амплификации вышележащего и нижележащего гомологичных плечей (длина продукта амплификации: около 400-500 п.н.); ген, подлежащий интегрированию, использовали в качестве матрицы для конструирования праймеров для амплификации интегрированного гена. После амплификации вышележащего и нижележащего гомологичных плечей и фрагмента целевого гена посредством ПЦР, соответственно, был получен рекомбинантный фрагмент посредством ПЦР с перекрывающимися праймерами. ДНК-полимеразы, использовавшиеся в ПЦР, приобретали в TaKaRa, включая высокоточную ДНК-полимеразу PrimeSTAR HS и ДНК-полимеразу Ex.taq для создания продуктов ПЦР с «липкими» концами. Системы и методы ПЦР показаны в следующих таблицах.The recombinant knockout fragment consists of the upstream and downstream homologous arms of the gene to be knocked out (upstream homologous arm-downstream homologous arm); the recombinant fragment for integronium consists of the upstream and downstream homologous arms of the integration site and the gene fragment to be integrated (upstream homologous arm - target gene - downstream homologous arm). Using primer5 primer design software, the upstream and downstream sequences of the gene to be knocked out or the site to be integrated were used as a template to design primers to amplify the upstream and downstream homologous arms (amplification product length: about 400-500 bp. ); the gene to be integrated was used as a template to design primers to amplify the integrated gene. After amplification of the upstream and downstream homologous arms and the target gene fragment by PCR, respectively, a recombinant fragment was obtained by PCR with overlapping primers. DNA polymerases used in PCR were purchased from TaKaRa, including PrimeSTAR HS High Fidelity DNA Polymerase and Ex.taq DNA Polymerase to generate PCR products with sticky ends. PCR systems and methods are shown in the following tables.

Система ПЦР с перекрывающимися праймерами показана в следующей таблице.The PCR system with overlapping primers is shown in the following table.

Система ПЦР методом молекулярных колоний показана в следующей таблице.The molecular colony PCR system is shown in the following table.

Условия реакции ПЦР: преденатурация при 95°C в течение 5 мин; 30 циклов денатурации при 98°C в течение 10 секунд, отжиг при (Tm-3/5)°C в течение 15 секунд, удлинение при 72°C (активность фермента: примерно 1 минута на т.н.); и конечное удлинение при 72°C в течение 10 мин; сохраняли при 4°C.PCR reaction conditions: predenaturation at 95°C for 5 min; 30 cycles of denaturation at 98°C for 10 seconds, annealing at (Tm-3/5)°C for 15 seconds, extension at 72°C (enzyme activity: approximately 1 minute per tn); and final extension at 72°C for 10 min; stored at 4°C.

1.3 Трансформация плазмидой и фрагментом рекомбинантной ДНК1.3 Transformation with plasmid and recombinant DNA fragment

1.3.1 Трансформация pREDCas91.3.1 Transformation of pREDCas9

Плазмидой pREDCas9 трансформировали электропорацией компетентные для электропорации клетки W3110. Клетки выделяли, культивировали и распределяли по чашкам с LB, содержащей спектиномицин, и культивировали при 32°C в течение ночи. Одиночные колонии, выросшие на чашках с антибиотиком, подвергали ПЦР методом молекулярных колоний с помощью идентификационных праймеров для скрининга положительных рекомбинантов.The pREDCas9 plasmid was transformed by electroporation into electroporation-competent W3110 cells. Cells were isolated, cultured, and plated with LB containing spectinomycin and cultured at 32°C overnight. Single colonies grown on antibiotic plates were subjected to molecular colony PCR using identification primers to screen for positive recombinants.

1.3.2 Получение компетентных для трансформации электропорацией клеток целевого штамма, содержащего pREDCas91.3.2 Obtaining cells of the target strain containing pREDCas9 competent for transformation by electroporation

Штамм культивировали при 32°C до достижения культурой OD600 (оптическая плотность) от 0,1 до 0,2 и затем добавляли 0,1 М IPTG (изопропилтиогалактозид) (до конечной концентрации 0,1 мМ). Культивирование продолжали до достижения значения OD600 от 0,6 до 0,7. Полученные клетки использовали для получения компетентных клеток. Цель добавления IPTG состоит в том, чтобы индуцировать экспрессию рекомбиназы на плазмиде pREDCas9. Среда и способ получения, необходимые для получения компетентных клеток, относятся к общепринятым стандартным операциям.The strain was cultured at 32°C until the culture reached an OD600 (optical density) of 0.1 to 0.2 and then 0.1 M IPTG (isopropylthiogalactoside) was added (to a final concentration of 0.1 mM). Cultivation was continued until an OD600 value of 0.6 to 0.7 was achieved. The resulting cells were used to obtain competent cells. The purpose of adding IPTG is to induce expression of the recombinase on the pREDCas9 plasmid. The media and production method required to obtain competent cells are generally accepted standard operations.

1.3.3 Трансформация pGRB и фрагмент рекомбинантной ДНК1.3.3 Transformation of pGRB and recombinant DNA fragment

Плазмидой pGRB и фрагментом донорной ДНК одновременно трансформировали электропорацией компетентные для электропорации клетки, содержащие pREDCas9. После трансформации электропорацией клетки выделяли, культивировали и распределяли по чашкам с LB, содержащей ампициллин и спектиномицин, и культивировали при 32°C в течение ночи. Верификацию посредством ПЦР методом молекулярных колоний выполняли, используя прямой праймер для вышележащего гомологичного плеча и обратный праймер для нижележащего гомологичного плеча либо используя специально сконструированные праймеры для идентификации, со скринингом положительных рекомбинантов и сохраняли рекомбинантные бактерии.Plasmid pGRB and a donor DNA fragment were simultaneously transformed by electroporation into electroporation-competent cells containing pREDCas9. After electroporation transformation, cells were isolated, cultured, and plated with LB containing ampicillin and spectinomycin and cultured at 32°C overnight. Verification by molecular colony PCR was performed using a forward primer for the upstream homologous arm and a reverse primer for the downstream homologous arm, or using specially designed identification primers, screening for positive recombinants, and retaining the recombinant bacteria.

1.4 Элиминация плазмиды1.4 Plasmid elimination

1.4.1 Элиминация плазмиды pGRB1.4.1 Elimination of the pGRB plasmid

Положительные рекомбинанты культивировали в течение ночи в среде LB, содержащей 0,2% арабинозы, и после надлежащего разведения их распределяли по чашкам с LB, содержащим спектиномицин, и культивировали при 32°C в течение ночи. Затем рекомбинанты инокулировали на чашки с LB, содержащие ампициллин и спектиномицин, соответственно, и одиночные колонии не росли на чашке, содержащей ампициллин, но росли на чашке, содержащей спектиномицин, отбирали и сохраняли.Positive recombinants were cultured overnight in LB medium containing 0.2% arabinose, and after proper dilution, they were spread onto LB plates containing spectinomycin and cultured at 32°C overnight. The recombinants were then inoculated onto LB plates containing ampicillin and spectinomycin, respectively, and single colonies did not grow on the plate containing ampicillin but grew on the plate containing spectinomycin, selected and stored.

1.4.2 Элиминация плазмиды pREDCas91.4.2 Elimination of plasmid pREDCas9

Положительные рекомбинанты переносили в жидкую среду LB без антибиотиков, культивировали в течение ночи при 42°C и распределяли по чашкам с LB без антибиотиков после надлежащего разведения, и культивировали при 37°C в течение ночи. Затем рекомбинанты инокулировали на чашки с LB, содержащей спектиномицин и без антибиотиков, соответственно, одиночные колонии, которые не росли на чашке со спектиномицином, но росли на чашке LB без антибиотиков, отбирали и сохраняли.Positive recombinants were transferred to liquid LB medium without antibiotics, cultured overnight at 42°C and spread onto LB plates without antibiotics after proper dilution, and cultured at 37°C overnight. The recombinants were then inoculated onto LB plates containing spectinomycin and without antibiotics, and single colonies that did not grow on the spectinomycin plate but grew on the LB plate without antibiotics were selected and stored.

2. Конструирование модифицированного штаммаЕ. coli TRP 05, продуцирующего L-триптофан2. Construction of a modified strain E. coli TRP 05, producing L-tryptophan

2.1 Синтез гена ywkB2.1 Synthesis of the ywkB gene

1) Используя геном Е. coli W3110 в качестве матрицы, выполняли ПЦР с праймерами для вышележащего гомологичного плеча (уеер-вверх-S, уеер-вверх-А) и праймерами для нижележащего гомологичного плеча (уеер-вниз-S, уеер-вниз-А), сконструированными по обоим концам псевдогена уеер для амплификации вышележащего и нижележащего гомологичных плечей псевдогена уеер.1) Using the E. coli W3110 genome as a template, PCR was performed with primers for the upstream homologous arm (upstream-S, downstream-A) and primers for the downstream homologous arm (downstream-S, downstream-S). A), designed at both ends of the ueer pseudogene to amplify the overlying and downstream homologous arms of the ueer pseudogene.

2) Праймеры для ПЦР (ywkB-S, ywkB-A) конструировали в соответствии с последовательностью гена предполагаемого транспортера метаболитов ywkB Bacillus subtilis (Bacillus subtilis subsp. subtilis штамм 168), опубликованной в GENBANK, a последовательность промотора BBaj23106 конструировали в прямом праймере для гена ywkB и его фрагмент амплифицировали с HS-ферментом.2) Primers for PCR (ywkB-S, ywkB-A) were designed in accordance with the gene sequence of the putative metabolite transporter ywkB of Bacillus subtilis (Bacillus subtilis subsp. subtilis strain 168), published in GENBANK, and the promoter sequence BBaj23106 was designed in the forward primer for the gene ywkB and its fragment were amplified with HS enzyme.

3) Амплифицированный фрагмент, полученный на стадиях (1) и (2), использовали в качестве матриц для получения интегрированного генного фрагмента BBaj23106-ywkB посредством ПЦР с перекрывающимися праймерами, и этот фрагмент состоял из вышележащего гомологичного плеча гена уеер, нижележащего гомологичного плеча гена уеер, промоторного фрагмента BBaj23106 и генного фрагмента ywkB.3) The amplified fragment obtained in steps (1) and (2) was used as templates to obtain the integrated gene fragment BBaj23106-ywkB by PCR with overlapping primers, and this fragment consisted of the upstream homologous arm of the yeer gene, the downstream homologous arm of the yeer gene , promoter fragment BBaj23106 and gene fragment ywkB.

2.2 Интеграция гена ywkB2.2 ywkB gene integration

1) Конструирование pGRB-yeep: плазмиду pGRB, содержащую целевую последовательность, получали в соответствии со способом, описанным в разделе 1.1, а именно, праймеры, pGRB-yeep-S и pGRB-yeep-A, конструировали в соответствии со способом согласно разделу 1.1.2 и затем фрагмент ДНК, содержащий целевую последовательность, получали посредством отжига; плазмиду pGRB линеаризировали в соответствии со способом согласно разделу 1.1.3 и затем, в соответствии со способом согласно разделу 1.1.4 получали плазмиду pGRB-yeep, содержащую целевую последовательность,1) Construction of pGRB-yeep: plasmid pGRB containing the target sequence was prepared according to the method described in section 1.1, namely, primers, pGRB-yeep-S and pGRB-yeep-A, were constructed according to the method described in section 1.1 .2 and then a DNA fragment containing the target sequence is obtained by annealing; plasmid pGRB was linearized in accordance with the method according to section 1.1.3 and then, in accordance with the method according to section 1.1.4, plasmid pGRB-yeep was obtained containing the target sequence,

2) Получение компетентных клеток Е. coli TRP 03;2) Obtaining competent cells E. coli TRP 03;

3) Получение штамма Е. coli TRP 05: в соответствии со способом, описанным в разделе 1.3, отбирали положительные клоны, затем плазмидой pREDCas9 трансформировали E.coli TRP 03 и затем получали компетентные клетки Е. coli TRP 03, содержащие плазмиду pREDCas9, трансформировали электропорацией плазмидой pGRB-yeep и фрагментами рекомбинантной ДНК, полученными на стадии (3) в разделе 2.1; после 12-16 часов культивирования на чашках осуществляли верификацию посредством ПЦР методом молекулярных колоний, положительные рекомбинанты отбирали и сохраняли; плазмиду pGRB-yeep и плазмиду pREDCas9, соответственно, элимиировали в соответствии со способом, описанным в разделе 1.4, и, наконец, штамм E.coli TRP 05 подвергали скринингу посредством ПЦР-идентификации и хранили при -80°C.3) Obtaining the E. coli TRP 05 strain: in accordance with the method described in section 1.3, positive clones were selected, then E. coli TRP 03 was transformed with the pREDCas9 plasmid and then competent E. coli TRP 03 cells were obtained containing the pREDCas9 plasmid, transformed by electroporation plasmid pGRB-yeep and recombinant DNA fragments obtained in step (3) in section 2.1; after 12-16 hours of cultivation on plates, verification was carried out by PCR using the molecular colony method, positive recombinants were selected and stored; plasmid pGRB-yeep and plasmid pREDCas9, respectively, were eliminated according to the method described in section 1.4, and finally E. coli strain TRP 05 was screened by PCR identification and stored at -80°C.

Электрофореграмма конструкта интеграционного фрагмента гена ВВа_j23106 ywkB и ПЦР-верификация положительного штамма показаны на ФИГ. 2, где длина вышележащего гомологичного плеча составляет 512 п.н., длина нижележащего гомологичного плеча составляет 513 п.н., длина фрагмента гена ywkB BBa_j23106 составляет 1040 пн., и суммарная длина фрагмента интеграции гена/wkB BBa_j23106 составляет 2065 п.н. При ПЦР-верификации длина ПЦР-амплифицированного фрагмента положительных бактерий составляла 2065 п.н., и длина ПЦР-амплифицированного фрагмента природных бактерий составляла 1396 п.н.An electropherogram of the construct of the integration fragment of the gene ВВа_j23106 ywkB and PCR verification of the positive strain are shown in FIG. 2, where the length of the upstream homologous arm is 512 bp, the length of the downstream homology arm is 513 bp, the length of the ywkB BBa_j23106 gene fragment is 1040 bp, and the total length of the gene/wkB BBa_j23106 integration fragment is 2065 bp. In PCR verification, the length of the PCR-amplified fragment of positive bacteria was 2065 bp, and the length of the PCR-amplified fragment of natural bacteria was 1396 bp.

3. Праймеры, использованные для улучшения штамма, показаны в следующей таблице:3. The primers used to improve the strain are shown in the following table:

Пример 2: ферментация в качалочной колбе генетически сконструированной Escherichia coli с продуцированием L-триптофанаExample 2: Rocker Flask Fermentation of Genetically Engineered Escherichia coli to Produce L-Tryptophan

Конкретный путь использования генетически сконструированный Escherichia coli для продуцирования L-трипгофана посредством ферментирования в качалочной колбе был следующим:The specific route for using genetically engineered Escherichia coli to produce L-trypgophan through shake-flask fermentation was as follows:

культура на скошенном агаре: инокулирование бактериального штамма, хранившегося при -80°C, на активированный скошенный агар методом штриха, культивирование при 37°C в течение 12 часов и однократный пересев;agar slant culture: inoculation of a bacterial strain stored at -80°C onto an activated agar slant by streaking, culturing at 37°C for 12 hours and subculture once;

посевная культура для качалочной колбы: соскабливание пятна посевного материала на скошенном агаре с помощью микробиологической петли и инокулирование в коническую колбу на 500 мл, содержащую 30 мл посевной среды, укупоривание конической колбы девятью слоями марли и культивирование при 37°C и 200 об./мин в течение 8-10 часов;Rocker flask inoculum: scrape the inoculum spot on the agar slant using a microbiological loop and inoculate into a 500 ml conical flask containing 30 ml of inoculum medium, seal the conical flask with nine layers of gauze and culture at 37°C and 200 rpm within 8-10 hours;

ферментационная культура в качалочной колбе: инокулирование посевной культуры в концентрации 10-15% (об./об.) в коническую колбу на 500 мл, содержащую ферментационную среду (конечной объем: 30 мл), укупоривание конической колбы девятью слоями марли, культивирование при 37°C и 200 об./мин на качалке, добавление во время ферментации аммиачной воды для поддержания рН при 7,0-7,2; добавление 60%-ного (масс./об.) раствора глюкозы для поддержания ферментации (с феноловым красным в качестве индикатора, когда цвет ферментационного бульона больше не изменяется, это расценивается как отсутствие глюкозы, добавление 1-2 мл 60%-ного (масс./об.) раствора глюкозы для обеспечения начального значения концентрации глюкозы в ферментативном бульоне 20-40 г/л); ферментационный период продолжается 22-26 часов.shaking flask fermentation culture: inoculate the seed culture at a concentration of 10-15% (v/v) into a 500 ml conical flask containing fermentation medium (final volume: 30 ml), seal the conical flask with nine layers of gauze, culture at 37 °C and 200 rpm on a rocker, adding ammonia water during fermentation to maintain pH at 7.0-7.2; adding 60% (w/v) glucose solution to maintain fermentation (with phenol red as an indicator, when the color of the fermentation broth no longer changes, it is regarded as the absence of glucose, adding 1-2 ml of 60% (w/v) ./vol.) glucose solution to ensure the initial value of glucose concentration in the fermentation broth is 20-40 g/l); The fermentation period lasts 22-26 hours.

Определение концентрации L-триптофана в ферментационном бульоне: отбирали 1 мл ферментационного бульона, центрифугировали при 13000 об./мин в течение 1 мин и отбирали супернатант; собранный супернатант разбавляли (до 0,1-0,5 г/л) деионизированной водой, фильтровали через микропористый фильтр 0,22 мкм и определяли концентрацию L-триптофана посредством жидкостной хроматографии; условия хроматографии были следующими: хроматографическая колонка: колонка Kromasil С18 (250 мм × 460 мм, 5 мкм), подвижная фаза: 10%-ный раствор ацетонитрила, скорость потока: 1,0 мл/мин, температура колонки: 40°C, длина волны детектирования: 278 нм, объем вводимой пробы: 20 мкл, и время появления главного пика составляло примерно 3,5 мин; концентрацию L-триптофана в ферментационном бульоне вычисляли исходя из площади его пика в соответствии со стандартной кривой;Determination of the concentration of L-tryptophan in the fermentation broth: 1 ml of the fermentation broth was taken, centrifuged at 13,000 rpm for 1 min and the supernatant was collected; the collected supernatant was diluted (to 0.1-0.5 g/l) with deionized water, filtered through a 0.22 μm microporous filter, and the concentration of L-tryptophan was determined by liquid chromatography; chromatography conditions were as follows: chromatographic column: Kromasil C18 column (250 mm × 460 mm, 5 μm), mobile phase: 10% acetonitrile solution, flow rate: 1.0 ml/min, column temperature: 40°C, length detection wave: 278 nm, injection volume: 20 μL, and main peak appearance time was approximately 3.5 min; the concentration of L-tryptophan in the fermentation broth was calculated based on its peak area according to the standard curve;

построение стандартной кривой L-триптофана: растворы с концентрациями L-триптофана 0,1 г/л, 0,3 г/л, 0,5 г/л, 0,6 г/л и 1 г/л подвергали вышеуказанной жидкостной хроматографии для получения площадей пиков, соответствующих концентрациям L-триптофана, и площади пиков наносили на график в зависимости от концентрации L-триптофана для получения стандартной кривой, как показано на ФИГ. 3.construction of a standard curve of L-tryptophan: solutions with L-tryptophan concentrations of 0.1 g/L, 0.3 g/L, 0.5 g/L, 0.6 g/L and 1 g/L were subjected to the above liquid chromatography for obtain peak areas corresponding to L-tryptophan concentrations, and peak areas were plotted against L-tryptophan concentration to obtain a standard curve, as shown in FIG. 3.

Компоненты активированной среды скошенного агара: 1-3 г/л глюкозы, 5-10 г/л триптона, 5-10 г/л говяжьего экстракта, 2-5 г/л дрожжевого экстракта, 2-5 г/л NaCl, 15-30 г/л агара, остаток представляет собой воду, рН 7,0-7,2, стерилизовали в автоклаве при 121°C в течение 20 мин.Components of activated agar slant medium: 1-3 g/l glucose, 5-10 g/l tryptone, 5-10 g/l beef extract, 2-5 g/l yeast extract, 2-5 g/l NaCl, 15- 30 g/l agar, the remainder is water, pH 7.0-7.2, sterilized in an autoclave at 121°C for 20 minutes.

Компоненты посевной среды: 20-40 г/л глюкозы, 1-5 г/л (NH4)2SO4, 1-5 г/л KH2PO4, 0,5-2 г/л MgSO4⋅7H2O, 2-5 г/л дрожжевого экстракта, 1-3 мг/л FeSO4⋅7H2O, 1-3 мг/л MnSO4⋅H2O, 0,1-0,5 мг/л VH, 0,5-1,0 мг/л VB1, 1-3 мл/л смеси микроэлементов, 15-30 г/л фенолового красного, остаток представляет собой воду, рН 7,0-7,2, стерилизовали в автоклаве при 115°C в течение 15 мин.Components of the inoculum medium: 20-40 g/l glucose, 1-5 g/l (NH 4 ) 2 SO 4 , 1-5 g/l KH 2 PO 4 , 0.5-2 g/l MgSO 4 ⋅7H 2 O, 2-5 g/l yeast extract, 1-3 mg/l FeSO 4 ⋅7H 2 O, 1-3 mg/l MnSO 4 ⋅H 2 O, 0.1-0.5 mg/l VH , 0.5-1.0 mg/l V B1 , 1-3 ml/l mixture of trace elements, 15-30 g/l phenol red, the remainder is water, pH 7.0-7.2, sterilized in an autoclave at 115 °C for 15 min.

Компоненты ферментационной среды: 20-40 г/л глюкозы, 2-6 г/л (NH4)2SO4, 1-5 г/л KH2PO4, 0,5-2 г/л MgSO4⋅7H2O, 1-5 г/л дрожжевого экстракта, 30-60 мг/л FeSO4⋅7H2O, 1-5 мг/л MnSO4⋅7H2O, 0,1-0,5 мг/л VH, 0,5-1,0 мг/л VB1, 1-3 мл/л смеси микроэлементов, 15-30 г/л фенолового красного, остаток представляет собой воду, рН 7,0-7,2, стерилизовали в автоклаве при 115°C в течение 15 мин.Components of the fermentation medium: 20-40 g/l glucose, 2-6 g/l (NH 4 ) 2 SO 4 , 1-5 g/l KH 2 PO 4 , 0.5-2 g/l MgSO 4 ⋅7H 2 O, 1-5 g/l yeast extract, 30-60 mg/l FeSO 4 ⋅7H 2 O, 1-5 mg/l MnSO 4 ⋅7H 2 O, 0.1-0.5 mg/l VH , 0.5-1.0 mg/l V B1 , 1-3 ml/l mixture of trace elements, 15-30 g/l phenol red, the remainder is water, pH 7.0-7.2, sterilized in an autoclave at 115 °C for 15 min.

Компоненты смеси микроэлементов: 2,5 г/л Na2MoO4⋅2H2O, 2,5 г/л AlCl3⋅6H2O, 2,5 г/л NiSO4⋅6H2O, 1,75 г/л CoCl2⋅6H2O, 10 г/л CaCl2⋅2H2O, 0,5 г/л ZnSO4⋅7H2O, 0,25 г/л CuCl2⋅2H2O, 0,125 г/л Н3ВО3.Components of a mixture of trace elements: 2.5 g/l Na 2 MoO 4 ⋅2H 2 O, 2.5 g/l AlCl 3 ⋅6H 2 O, 2.5 g/l NiSO 4 ⋅6H 2 O, 1.75 g/ l CoCl 2 ⋅6H 2 O, 10 g/l CaCl 2 ⋅2H 2 O, 0.5 g/l ZnSO 4 ⋅7H 2 O, 0.25 g/l CuCl 2 ⋅2H 2 O, 0.125 g/l H 3 VO 3 .

Сконструированный штамм Е. coli TRP 05, продуцирующий L-триптофан, использовали для ферментирования в качалочных колбах, а модифицированный продуцирующий L-триптофан штамм Е. coli TRP 03, хранящийся в Лаборатории метаболической инженерии Тяньцзиньского университета науки и техники (the Metabolic Engineering Laboratory of Tianjin University of Science and Technology) использовали в качестве контроля для такой же ферментации в качалочных колбах. Результаты эксперимента показаны на ФИГ. 4. Модифицированный штамм Е. coli TRP 03, продуцирующий L-триптофан, накапливал L-триптофан вплоть до 11,2 г/л, в то время как E. coli TRP 05 накапливал L-триптофан вплоть до 15,2 г/л, что было на 35% больше, чем у контрольного штамма.The engineered L-tryptophan-producing E. coli strain TRP 05 was used for shake-flask fermentation, and the modified L-tryptophan-producing E. coli strain TRP 03 was stored at the Metabolic Engineering Laboratory of Tianjin University of Science and Technology. University of Science and Technology) was used as a control for the same fermentation in shaking flasks. The experimental results are shown in FIG. 4. The modified strain E. coli TRP 03, producing L-tryptophan, accumulated L-tryptophan up to 11.2 g/l, while E. coli TRP 05 accumulated L-tryptophan up to 15.2 g/l, which was 35% more than the control strain.

--->--->

ПЕРЕЧЕНЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ LIST OF SEQUENCES

<110> Ningxia Eppen Biotech Co., LTD; Tianjin University of Science <110> Ningxia Eppen Biotech Co., LTD; Tianjin University of Science

& Technology& Technology

<120> ПРИМЕНЕНИЕ ГЕНА ТРАНСПОРТНОГО ПЕРЕНОСЧИКА, КОТОРЫЙ УЛУЧШАЕТ <120> USING A TRANSPORT CARRIER GENE THAT IMPROVES

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОДУЦИРОВАНИЯ L-ТРИПТОФАНА У ESCHERICHIA COLIEFFECTIVENESS OF L-TRYPTOPHAN PRODUCTION IN ESCHERICHIA COLI

<130> PUS1220487<130> PUS1220487

<160> 11<160> 11

<210> 1<210> 1

<211> 993<211> 993

<212> DNA<212> DNA

<213> Bacillus subtilis subsp. subtilis 168<213> Bacillus subtilis subsp. subtilis 168

<400> 1<400> 1

TTGAGCATCT TAGATATCTT AATCCTCCTG GCGCCGATCT TCTTTGTTAT CGTGCTGGGT 60TTGAGCATCT TAGATATCTT AATCCTCCTG GGCGCCGATCT TCTTTGTTAT CGTGCTGGGT 60

TGGTTTGCAG GACATTTTGG AAGTTATGAT GCCAAGTCGG CAAAAGGGGT AAGTACGTTA TGGTTTGCAG GACATTTTGG AAGTTATGAT GCCAAGTCGG CAAAAGGGGT AAGTACGTTA

120120

GTAACGAAAT ACGCACTTCC AGCTCACTTT ATCGCTGGTA TTTTGACAAC TTCCAGAAGT GTAACGAAAT ACGCACTTCC AGCTCACTTT ATCGCTGGTA TTTTGACAAC TTCCAGAAGT

180180

GAATTTTTAT CACAAGTACC TTTAATGATT TCTTTAATTA TTGGGATTGT TGGTTTCTAT GAATTTTTAT CACAAGTACC TTTAATGATT TCTTTAATTA TTGGGATTGT TGGTTTCTAT

240240

ATCATCATTC TTTTGGTTTG CAGATTTATA TTCAAGTATG ATTTAACGAA CTCATCTGTA ATCATCATTC TTTTGGTTTG CAGATTTATA TTCAAGTATG ATTTAACGAA CTCATCTGTA

300300

TTTTCTTTGA ACTCTGCACA GCCGACATTC GCATTTATGG GTATCCCGGT ATTGGGAAGC TTTTCTTTGA ACTCTGCACA GCCGACATTC GCATTTATGG GTATCCCGGT ATTGGGAAGC

360360

TTATTCGGAG CGAATGAAGT TGCGATTCCG ATCGCGGTCA CAGGTATCGT GGTTAACGCG TTATTCGGAG CGAATGAAGT TGCGATTCCG ATCGCGGTCA CAGGTATCGT GGTTAACGCG

420420

ATTCTTGATC CGCTCGCGAT CATTATCGCT ACTGTTGGTG AGTCTTCTAA GAAAAACGAA ATTCTTGATC CGCTCGCGAT CATTATCGCT ACTGTTGGTG AGTCTTCTAA GAAAAACGAA

480480

GAGAGTGGCG ACAGCTTCTG GAAGATGACA GGAAAATCAA TCCTGCATGG TCTTTGTGAG GAGAGTGGCG ACAGCTTCTG GAAGATGACA GGAAAATCAA TCCTGCATGG TCTTTGTGAG

540540

CCGCTTGCAG CTGCTCCGTT AATCAGTATG ATCTTGGTGC TGGTTTTCAA TTTCACTCTT CCGCTTGCAG CTGCTCCGTT AATCAGTATG ATCTTGGTGC TGGTTTTCAA TTTCACTCTT

600600

CCTGAGCTGG GTGTTAAAAT GCTTGATCAG CTTGGAAGCA CAACATCTGG TGTTGCTCTC CCTGAGCTGG GTGTTAAAAT GCTTGATCAG CTTGGAAGCA CAACATCTGG TGTTGCTCTC

660660

TTCGCTGTTG GTGTTACCGT TGGTATTCGT AAAATTAAAC TCAGTATGCC GGCTATCGGT TTCGCTGTTG GTGTTACCGT TGGTATTCGT AAAATTAAAC TCAGTATGCC GGCTATCGGT

720720

ATTGCGTTAC TAAAAGTTGC GGTTCAGCCT GCGTTAATGT TCCTGATTGC TCTTGCTATC ATTGCGTTAC TAAAAGTTGC GGTTCAGCCT GCGTTAATGT TCCTGATTGC TCTTGCTATC

780780

GGACTTCCAG CTGACCAAAC AACAAAAGCA ATCCTTCTTG TTGCATTCCC TGGTTCTGCC GGACTTCCAG CTGACCAAAC AACAAAAGCA ATCCTTCTTG TTGCATTCCC TGGTTCTGCC

840840

GTTGCAGCCA TGATTGCGAC TCGTTTCGAG AAACAAGAAG AAGAAACTGC AACTGCGTTT GTTGCAGCCA TGATTGCGAC TCGTTTCGAG AAACAAGAAG AAGAAACTGC AACTGCGTTT

900900

GTGGTCAGTG CGATTCTGTC ATTGATTTCA CTTCCAATCA TTATCGCGCT TACTGCGTAA GTGGTCAGTG CGATTCTGTC ATTGATTTCA CTTCCAATCA TTATCGCGCT TACTGCGTAA

960960

CAAAAAAAGC TCCCTTTAAG GGAGCTTTTT GCT CAAAAAAAGC TCCCTTTAAG GGAGCTTTTT GCT

993993

<210> 2<210> 2

<211> 330<211> 330

<212> PRT<212>PRT

<213> Bacillus subtilis subsp. subtilis 168<213> Bacillus subtilis subsp. subtilis 168

<400> 2<400> 2

MSILDILILL APIFFVIVLG WFAGHFGSYD AKSAKGVSTL VTKYALPAHF IAGILTTSRS 60MSILDILILL APIFFVIVLG WFAGHFGSYD AKSAKGVSTL VTKYALPAHF IAGILTTSRS 60

EFLSQVPLMI SLIIGIVGFY IIILLVCRFI FKYDLTNSSV FSLNSAQPTF AFMGIPVLGS 120EFLSQVPLMI SLIIGIVGFY IIILLVCRFI FKYDLTNSSV FSLNSAQPTF AFMGIPVLGS 120

LFGANEVAIP IAVTGIVVNA ILDPLAIIIA TVGESSKKNE ESGDSFWKMT GKSILHGLCE 180LFGANEVAIP IAVTGIVVNA ILDPLAIIIA TVGESSKKNE ESGDSFWKMT GKSILHGLCE 180

PLAAAPLISM ILVLVFNFTL PELGVKMLDQ LGSTTSGVAL FAVGVTVGIR KIKLSMPAIG 240PLAAAPLISM ILVLVFNFTL PELGVKMLDQ LGSTTSGVAL FAVGVTVGIR KIKLSMPAIG 240

IALLKVAVQP ALMFLIALAI GLPADQTTKA ILLVAFPGSA VAAMIATRFE KQEEETATAF 300IALLKVAVQP ALMFLIALAI GLPADQTTKA ILLVAFPGSA VAAMIATRFE KQEEETATAF 300

VVSAILSLIS LPIIIALTA* QKKLPLRELF A 330VVSAILSLIS LPIIIALTA* QKKLPLRELF A 330

<210> 3<210> 3

<211> 47<211> 47

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<400> 3<400> 3

TTTACGGCTA GCTCAGTCCT AGGTATAGTG CTAGCAGGAA ACAGACC 47TTTACGGCTA GCTCAGTCCT AGGTATAGTG CTAGCAGGAA ACAGACC 47

<210> 4<210> 4

<211> 23<211> 23

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<400> 4<400> 4

GGTCAGGAGG TAACTTATCA GCG 23GGTCAGGAGG TAACTTATCA GCG 23

<210> 5<210> 5

<211> 55<211> 55

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<400> 5<400> 5

CTGCTAGCAC TATACCTAGG ACTGAGCTAG CCGTAAAATG GCAGGGCTCC GTTTT 55CTGCTAGCAC TATACCTAGG ACTGAGCTAG CCGTAAAATG GCAGGGCTCC GTTTT 55

<210> 6<210> 6

<211> 55<211> 55

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<400> 6<400> 6

AGGTATAGTG CTAGCAGGAA ACAGACCTTG AGCATCTTAG ATATCTTAAT CCTCC 55AGGTATAGTG CTAGCAGGAA ACAGACCTTG AGCATCTTAG ATATCTTAAT CCTCC 55

<210> 7<210> 7

<211> 33<211> 33

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<400> 7<400> 7

AAATCCAGTT CAGCAAAAAG CTCCCTTAAA GGG 33AAATCCAGTT CAGCAAAAAG CTCCCTTAAA GGG 33

<210> 8<210> 8

<211> 33<211> 33

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<400> 8<400> 8

TTTTTGCTGA ACTGGATTTT CTTCTGAACC TGT 33TTTTTGCTGA ACTGGATTTT CTTCTGAACC TGT 33

<210> 9<210> 9

<211> 19<211> 19

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<400> 9<400> 9

ACGATGTCAG CAGCCAGCA 19ACGATGTCAG CAGCCAGCA 19

<210> 10<210> 10

<211> 56<211> 56

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<400> 10<400> 10

AGTCCTAGGT ATAATACTAG TACAGAATAT TCGCGAAAAA AGTTTTAGAG CTAGAA 56AGTCCTAGGT ATAATACTAG TACAGAATAT TCGCGAAAAA AGTTTTAGAG CTAGAA 56

<210> 11<210> 11

<211> 56<211> 56

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence<213> Artificial Sequence

<400> 11<400> 11

TTCTAGCTCT AAAACTTTTT TCGCGAATAT TCTGTACTAG TATTATACCT AGGACT 56TTCTAGCTCT AAAACTTTTT TCGCGAATAT TCTGTACTAG TATTATACCT AGGACT 56

<---<---

Claims (26)

1. Генетически сконструированная бактерия для продуцирования L-триптофана, где исходная бактерия модифицирована геном ywkB, и полученная генетически сконструированная бактерия обладает активностью продуцирования более высокого выхода L-триптофана, чем исходная бактерия; где модификация состоит в модифицировании псевдогенного локуса yeep геном ywkB.1. A genetically engineered bacterium for producing L-tryptophan, wherein the original bacterium is modified with a ywkB gene, and the resulting genetically engineered bacterium has the activity of producing a higher yield of L-tryptophan than the original bacterium; where the modification consists of modifying the pseudogenic locus yeep with the ywkB gene. 2. Генетически сконструированная бактерия по п. 1, где ген ywkB происходит из Bacillus subtilis.2. Genetically engineered bacterium according to claim 1, where the ywkB gene comes from Bacillus subtilis. 3. Генетически сконструированная бактерия по пп. 1, 2, представляющая собой прокариотическую бактерию, предпочтительно грамотрицательную бактерию, более предпочтительно Escherichia coli, наиболее предпочтительно E. coli TRP 03.3. Genetically engineered bacterium according to claims. 1, 2, which is a prokaryotic bacterium, preferably a gram-negative bacterium, more preferably Escherichia coli, most preferably E. coli TRP 03. 4. Генетически сконструированная бактерия по п. 1, где ген ywkB имеет нуклеотидную последовательность, кодирующую следующую полипептидную последовательность:4. A genetically engineered bacterium according to claim 1, where the ywkB gene has a nucleotide sequence encoding the following polypeptide sequence: A) белок, содержащий аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO: 2 в перечне последовательностей;A) a protein containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing; Б) белок, который содержит аминокислотную последовательность, полученную посредством делеции, замены и/или добавления одного или более аминокислотных остатков в аминокислотной последовательности, показанной в SEQ ID NO: 2 в перечне последовательностей, и при этом все еще обладает способностью улучшать продуцирование бактерией L-триптофана и структурных аналогов L-триптофана, таких как 5-гидрокситриптофан, и так далее;B) a protein that contains an amino acid sequence obtained by deletion, substitution and/or addition of one or more amino acid residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, and still has the ability to improve the production of L- by the bacterium tryptophan and structural analogues of L-tryptophan, such as 5-hydroxytryptophan, and so on; В) белок, который имеет по меньшей мере 85%, предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 96%, 97%, 98%, 99% идентичности с аминокислотной последовательностью, показанной в SEQ ID NO: 2, происходит из Bacillus subtilis и функционирует как транспортер метаболитов.B) a protein that has at least 85%, preferably at least 90%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, 97%, 98%, 99% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, comes from Bacillus subtilis and functions as a metabolite transporter. 5. Генетически сконструированная бактерия по любому из пп. 1-4, где ген ywkB введен в исходную бактерию посредством гомологичной рекомбинации, вектора экспрессии или редактирования гена, где вектор экспрессии представляет собой предпочтительно плазмиду, например, средство редактирования гена относится к введению гена аминокислотной последовательности в хромосому исходной бактерии посредством метода CRISPR/Cas9.5. Genetically engineered bacterium according to any one of paragraphs. 1-4, wherein the ywkB gene is introduced into the parent bacterium through homologous recombination, an expression vector or gene editing, where the expression vector is preferably a plasmid, for example, gene editing refers to the introduction of a gene of an amino acid sequence into the chromosome of the parent bacterium through the CRISPR/Cas9 method. 6. Генетически сконструированная бактерия по любому из пп. 1-5, где ген ywkB находится под контролем сильного промотора, например, сильный промотор представляет собой промотор BBa_j23101 или промотор BBa_j23106, например, аминокислотная последовательность промотора BBa_j23106 показана в SEQ ID NO: 3.6. Genetically engineered bacterium according to any one of paragraphs. 1-5, where the ywkB gene is under the control of a strong promoter, for example, the strong promoter is the BBa_j23101 promoter or the BBa_j23106 promoter, for example, the amino acid sequence of the BBa_j23106 promoter is shown in SEQ ID NO: 3. 7. Способ конструирования генетически сконструированной бактерии, которая продуцирует L-триптофан, где ген ywkB интегрируют в исходную бактерию, продуцирующую L-триптофан, посредством модифицирования псевдогенного локуса yeep геном ywkB, с получением генетически сконструированной бактерии, обладающей активностью продуцирования более высокого выхода L-триптофана, чем исходная бактерия.7. A method for constructing a genetically engineered bacterium that produces L-tryptophan, wherein the ywkB gene is integrated into the original L-tryptophan-producing bacterium by modifying the pseudogenic yeep locus with the ywkB gene, obtaining a genetically engineered bacterium having the activity of producing a higher yield of L-tryptophan than the original bacterium. 8. Способ по п. 7, где исходная бактерия представляет собой E. coli TRP 03.8. The method according to claim 7, where the starting bacterium is E. coli TRP 03. 9. Способ по п. 7, где стадию интегрирования осуществляют посредством модифицирования псевдогенного локуса yeep геном ywkB, например, интегрирование осуществляют посредством редактирования гена с помощью CRISPR-Cas9.9. The method according to claim 7, where the integration step is carried out by modifying the pseudogenic yeep locus with the ywkB gene, for example, integration is carried out by gene editing using CRISPR-Cas9. 10. Способ по п. 9, где редактирование гена с помощью CRISPR-Cas9 включает следующие стадии:10. The method according to claim 9, where gene editing using CRISPR-Cas9 includes the following steps: 1) синтезирование интегрируемого генного фрагмента ywkB: конструирование фрагментов вышележащего и нижележащего гомологичного плеча псевдогена yeep, генного фрагмента ywkB и последовательности промотора BBa_j23106, где интегрируемый генный фрагмент ywkB содержит вышележащее гомологичное плечо гена yeep, нижележащее гомологичное плечо гена yeep, промоторный фрагмент BBa j23106 и генный фрагмент ywkB;1) synthesis of an integrated ywkB gene fragment: construction of fragments of the upstream and downstream homologous arm of the yeep pseudogene, the ywkB gene fragment and the BBa_j23106 promoter sequence, where the integrated ywkB gene fragment contains the upstream homologous arm of the yeep gene, the downstream homologous arm of the yeep gene, the promoter fragment BBa j23106 and the gene fragment ywkB; 2) экспрессирование интегрируемого генного фрагмента ywkB в E. coli TRP 03 с использованием технологии CRISPR/Cas9.2) expression of the integrated ywkB gene fragment in E. coli TRP 03 using CRISPR/Cas9 technology. 11. Способ по любому из пп. 7-10, где последовательность гена ywkB представляет собой нуклеотидную последовательность, кодирующую следующую полипептидную последовательность:11. Method according to any one of paragraphs. 7-10, where the ywkB gene sequence is a nucleotide sequence encoding the following polypeptide sequence: A) белок, содержащий аминокислотную последовательность, показанную в SEQ ID NO: 2 в перечне последовательностей;A) a protein containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing; Б) белок, который содержит аминокислотную последовательность, полученную посредством делеции, замены и/или добавления одного или более аминокислотных остатков в аминокислотной последовательности, показанной в SEQ ID NO: 2 в перечне последовательностей, и при этом все еще обладает способностью улучшать продуцирование бактерией L-триптофана и структурных аналогов L-триптофана, таких как 5-гидрокситриптофан, и так далее;B) a protein that contains an amino acid sequence obtained by deletion, substitution and/or addition of one or more amino acid residues in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing, and still has the ability to improve the production of L- by the bacterium tryptophan and structural analogues of L-tryptophan, such as 5-hydroxytryptophan, and so on; В) белок, который имеет по меньшей мере 85%, предпочтительно по меньшей мере 90%, более предпочтительно по меньшей мере 95%, более предпочтительно по меньшей мере 96%, 97%, 98%, 99% идентичности с аминокислотной последовательностью, показанной в SEQ ID NO: 2, происходит из Bacillus subtilis и функционирует как транспортер метаболитов.B) a protein that has at least 85%, preferably at least 90%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, 97%, 98%, 99% identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, comes from Bacillus subtilis and functions as a metabolite transporter. 12. Способ продуцирования L-триптофана, включающий стадию ферментирования генетически сконструированной бактерии по любому из пп. 1-6 или генетически сконструированной бактерии, полученной способом по любому из пп. 7-11, с продуцированием L-триптофана.12. A method for producing L-tryptophan, including the stage of fermentation of a genetically engineered bacterium according to any one of claims. 1-6 or a genetically engineered bacterium obtained by the method according to any one of paragraphs. 7-11, with the production of L-tryptophan. 13. Способ продуцирования L-триптофана по п. 12, включающий следующие стадии:13. The method for producing L-tryptophan according to claim 12, including the following steps: 1) активирование бактерии;1) activation of bacteria; 2) приготовление посевного раствора;2) preparation of seed solution; 3) ферментирование;3) fermentation; например, где на стадии (1) готовят культуру на скошенном агаре: инокулирование бактерии,for example, where in step (1) a culture is prepared on an agar slant: inoculation of the bacterium, хранящегося при -80°C, на активированный скошенный агар методом штриха, культивирование при 37°C в течение 12 ч и однократное пересевание; на стадии (2) готовят посевную культуру в качалочной колбе: соскабливание пятна посевного материала на скошенном агаре с помощью микробиологической петли и инокулирование в коническую колбу на 500 мл, содержащую 30 мл посевной среды, укупоривание конической колбы девятью слоями марли и культивирование при 37°C и 200 об/мин в течение 8-10 ч; на стадии (3) готовят ферментационную культуру в качалочной колбе: инокулирование посевной культуры в концентрации 10-15% (об./об.) в коническую колбу на 500 мл, содержащую ферментационную среду с конечным объемом 30 мл, укупоривание конической колбы девятью слоями марли, культивирование при 37°C и 200 об/мин на качалке во время ферментирования, добавление аммиачной воды для поддержания pH при 7,0-7,2; добавление 60%-ного (масс./об.) раствора глюкозы для поддержания ферментации с феноловым красным в качестве индикатора, когда цвет ферментационного бульона больше не изменяется, это расценивается как отсутствие глюкозы, добавление 1-2 мл 60%-ного (масс./об.) раствора глюкозы для обеспечения начального значения концентрации глюкозы в ферментационном бульоне 20-40 г/л; период ферментирования продолжается в течение 22-26 ч.stored at -80°C, onto activated agar slants using the streak method, cultured at 37°C for 12 hours and subcultured once; Step (2) prepares the inoculum in a shaking flask by scraping the inoculum spot on the agar slant using a microbiological loop and inoculating into a 500 ml conical flask containing 30 ml of inoculum medium, sealing the conical flask with nine layers of gauze and culturing at 37°C and 200 rpm for 8-10 hours; in step (3), prepare the fermentation culture in a shaking flask: inoculating the seed culture at a concentration of 10-15% (v/v) into a 500 ml conical flask containing fermentation medium with a final volume of 30 ml, sealing the conical flask with nine layers of gauze , cultivation at 37°C and 200 rpm on a shaker during fermentation, adding ammonia water to maintain the pH at 7.0-7.2; adding 60% (w/v) glucose solution to maintain fermentation with phenol red as an indicator, when the color of the fermentation broth no longer changes, it is regarded as the absence of glucose, adding 1-2 ml of 60% (w/v) glucose solution. /vol.) glucose solution to ensure the initial value of glucose concentration in the fermentation broth is 20-40 g/l; The fermentation period lasts for 22-26 hours.
RU2022107972A 2019-09-03 2019-10-23 Application of transporter carrier gene that improves l-tryptophan production efficiency in escherichia coli RU2806731C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910828913.5 2019-09-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2806731C1 true RU2806731C1 (en) 2023-11-03

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108753860A (en) * 2018-04-03 2018-11-06 天津科技大学 The structure of Recombinant organism and its purposes of production L-Trp
RU2678139C2 (en) * 2014-06-23 2019-01-23 Сиждей Чейлджеданг Корпорейшн Escherichia species microorganism having l-tryptophan production capacity and method for producing l-tryptophan using same
RU2692645C2 (en) * 2015-05-14 2019-06-25 СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн Escherichia genus microorganism producing l-tryptophan, and method of producing l-tryptophan using thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2678139C2 (en) * 2014-06-23 2019-01-23 Сиждей Чейлджеданг Корпорейшн Escherichia species microorganism having l-tryptophan production capacity and method for producing l-tryptophan using same
RU2692645C2 (en) * 2015-05-14 2019-06-25 СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн Escherichia genus microorganism producing l-tryptophan, and method of producing l-tryptophan using thereof
CN108753860A (en) * 2018-04-03 2018-11-06 天津科技大学 The structure of Recombinant organism and its purposes of production L-Trp
CN108753860B (en) * 2018-04-03 2019-08-02 天津科技大学 The building of Recombinant organism and its purposes of production L-Trp

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NCBI Reference Sequence: NP_391585.1, 18.09.2018 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/16080757?sat=46&satkey=166720971. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7475434B2 (en) Use of transporter genes in Escherichia coli to improve L-tryptophan production efficiency
AU712821B2 (en) Production of tryptophan by the bacterium Escherichia coli
JP4500980B2 (en) Method for producing L-amino acid using bacteria with enhanced expression of pckA gene
CN110964683B (en) Genetically engineered bacterium for producing L-arginine and construction method and application thereof
CN110468092B (en) Genetically engineered bacterium capable of producing L-valine at high yield, and construction method and application thereof
CN109777763B (en) Genetically engineered bacterium for producing L-theanine and construction and application thereof
WO2020237701A1 (en) High-yield l-histidine genetically engineered bacterium strain, and construction method therefor and application thereof
CN118086167B (en) Genetically engineered bacterium for producing L-tryptophan and construction method and application thereof
CN108463555A (en) The method for producing benzaldehyde
CN108977890B (en) Promoter library and method for constructing expression systems with different intensities in bacteria by using same
WO2019136618A1 (en) Gene engineering bacterium for producing uridine at high yield, construction method therefor and application thereof
WO2018090288A1 (en) SINGLE CELL FACTORY EFFICIENTLY SYNTHESIZING α-AMINOBUTYRIC ACID, AND CONSTRUCTION AND USE THEREOF
CN112280728B (en) Genetic engineering strain for producing L-citrulline and application thereof
CN114874959A (en) Genetically engineered bacterium for producing L-theanine by using glucose from head fermentation, method and application
CN114672525B (en) Biosynthesis method and application of N-acetyl-5-methoxy tryptamine
RU2546239C1 (en) RECOMBINANT STRAIN Escherichia coli, HAVING CONSTITUTIVE ASPARTASE ACTIVITY AND METHOD OF SYNTHESIS OF L-ASPARTIC ACID USING THIS STRAIN AS BIOCATALYST
RU2806731C1 (en) Application of transporter carrier gene that improves l-tryptophan production efficiency in escherichia coli
TR201903145T4 (en) MICROORGANISMS PRODUCING L-AMINO ACIDS AND PROCESS FOR PRODUCING L-AMINO ACIDS THROUGH
CN116121160A (en) Genetically engineered bacterium for over-expressing pyrB gene and method for producing L-arginine by using genetically engineered bacterium
CN111748564B (en) Genetically modified violacein biosynthetic gene cluster, recombinant expression vector, engineering bacterium and application thereof
RU2820627C1 (en) Genetically engineered bacteria for producing l-arginine and method for constructing and using genetically engineered bacteria
CN116536237B (en) Modified escherichia coli and application thereof in fermentation production of L-valine
RU2222596C1 (en) Method for preparing l-amino acids, strain escherichia coli as producer of l-amino acid (variants)
CN116555150B (en) Recombinant Escherichia coli for fermentative production of L-valine
CN117778282A (en) Recombinant halomonas and application thereof in production of butanediamine