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天津工生所在大腸杆菌人工膜囊泡外排系統的建立研究中取得進展

2019-10-18 天津工業生物技術研究所
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  大的疏水分子,如類胡蘿蔔素,不能通過自然運輸系統有效地從細胞中排出。這些産物在細胞內積累,影響正常的細胞生理功能,阻礙進一步提高微生物細胞工廠類胡蘿蔔素的産量。因此,大型疏水分子需要一種新型的人工運輸系統,幫助其運輸至胞外。

  中國科學院天津工業生物技術研究所研究员毕昌昊带领的代谢工程與合成生物学技术研究团队和研究员张学礼带领的微生物代谢工程研究团队进行合作,在大肠杆菌人工膜囊泡外排系统的建立方面取得新进展。由于类胡萝卜素属于脂溶性色素,可以通过革兰氏阴性菌分泌的外膜囊泡运输,所以可以通过改造膜囊泡系统或构建人工膜囊泡系统提高类胡萝卜素转运能力。该研究发现,通过敲除tolA, tolR以及nlpI等與大腸杆菌外膜結構有關的基因,細胞工廠外膜囊泡的分泌增加,外排部分的β-胡蘿蔔素的産量顯著提高。其中對tolAnlpitolRnlpI兩兩組合敲除,可以造成對于細胞外膜破壞的合力作用,外膜囊泡的分泌能力進一步加強,相應菌株外排部分的β-胡蘿蔔素産量與對照菌株相比提高35.6%β-胡蘿蔔素的分泌量提高13.7%。在細胞膜組分合成單元與外排系統的組合方面,細胞膜組分上遊合成單元AccABCDPlsBC的共表達,可以使菌株TW-013與菌株TW-015外膜囊泡的數量增加,並且外排部分的β-胡蘿蔔素産量高于對照菌株;使菌株CAR015β-胡蘿蔔素産量提高3.2倍;使高産菌株CAR025β-胡蘿蔔素産量提高61%。該研究構建的人工膜囊泡轉運系統建立了一種不同于天然蛋白質的細胞轉運系統的人工轉運機制,具有廣泛的應用前景。

  此研究獲得中科院重點部署項目、國家自然科學基金和中央高校基本科研基金資助。相關研究成果發表在ACS Synthetic Biology 杂志上。天津工生所联合培养博士生武陶为文章第一作者,毕昌昊與张学礼为論文通讯作者。

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1 外膜囊泡系统改造示意圖

菌株CAR015TW-013(pAcc,pPlsBC)透射電子顯微鏡照片,白色箭頭表示外膜囊泡

打印 責任編輯:葉瑞優

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