Este número le recomienda que el equipo del Profesor Chen guoqiang, Director del Centro de síntesis y biología de sistemas de la Universidad de tsinghua, lo publique enIngeniería MetabólicaArtículo anterior: Engineering low-salt growth Halomonas Bluephagenesis for cost-effective bioproduction combined with adaptive evolution 。 En este estudio, se utilizó la tecnología de plasma a temperatura ambiente a presión atmosférica (artp) para realizar mutaciones aleatorias en monocelulares Salinas de cristal azul y se seleccionaron cepas que crecieron bien a bajas concentraciones de sal. La producción de Pha por fermentación de las cepas dominantes obtenidas ha logrado una doble ganancia de alto rendimiento y reducción de costos. Comparando las cepas mutantes con los genotipos de tipo silvestre, se revelaron genes relacionados con el estrés salino de las cepas huésped halophilas.

Los polihidroxialcanoates (pha) son polímeros utilizados en el almacenamiento de energía en bacterias que se pueden desarrollar en plásticos biodegradables verdes. Tiene las características físicas y químicas de los plásticos químicos, pero también tiene una serie de propiedades, como biodegradabilidad, biocompatibilidad, Actividad óptica y separación de gases. La CEPA productora de Pha td01 es una bacteria Halophila aislada del Lago aidingale en xinjiang, china, que puede crecer rápidamente en condiciones no estériles a un alto pH y una alta concentración de sal. Aunque ahora se han transformado bacterias monocelulares de sal de cristal azul en cepas de alto rendimiento en aspectos como vectores de expresión e promotores, todavía hay muchas incógnitas sobre su regulación de la tolerancia a la sal. La transformación inversa de las bacterias Salinas monocelulares de cristal azul, como la supervivencia con baja sal y Alto ph, puede reducir aún más el costo del tratamiento de aguas residuales salinas, un mayor grado de separación celular y un mayor grado de purificación de pha.

Y debido a que las proteínas celulares involucradas en el control de procesos biológicos en el cuerpo celular suelen mostrar diferentes estrategias de distribución para hacer frente a presiones externas, como la presión osmótica de la salinidad, el choque térmico, la radiación ultravioleta, etc., el diseño racional de la red metabólica para obtener la regulación del estrés salino tiene cierta dificultad. La tecnología de plasma a temperatura ambiente a presión atmosférica (artp) es un método de mutación aleatoria de todo el genoma. debido a que el mecanismo de tolerancia microbiana a la sal implica una red reguladora a nivel de sistema, artp, que puede lograr mutaciones aleatorias de todo el genoma, es más adecuado para la transformación del chasis de Halomonas monocelulares de cristal Azul.

Los investigadores utilizaron monocelulares silvestres td01 y tres cepas recombinantes tdh4, td68 y td68 - 194 como cepas de partida para verificar su crecimiento en ambientes salinos de alta concentración (50g / L nacl) y baja concentración (10g / L nacl), respectivamente, y los resultados mostraron que todas las cepas no presentaban colonias en placas de baja concentración de sal (figura 2). Las cuatro cepas fueron mutadas por artp, con un tiempo de mutación de 5 minutos, y la curva de letalidad mostró un tiempo de tratamiento óptimo de 3 minutos (figura 2). En el Banco mutado se seleccionaron cuatro bacterias que crecieron más rápidamente a bajas concentraciones de sal, se realizó una segunda ronda de mutación y finalmente se obtuvieron cuatro bacterias: td01a₂C. B.₅, TDH4A₁C. B.₅, TD68A₂C. B.₃y TD68-194A₁C. B.₅(figura 2). Entre ellos, tdh4a₁C. B.₅Las bacterias tienen un excelente rendimiento de producción, el peso seco celular puede alcanzar los 11 g / l, que contiene un 60% de producción de Pha en masa.

Para cepas mutantesTDH4A₁C. B.₅La modificación del nivel genético, con la adición del Operón phacab, mejoró el flujo metabólico y la fermentación en lotes de suplementos no esterilizados a las 40 horas en el sistema 7l aumentó en un 21% y un 36%, respectivamente, en comparación con la producción de Phb y p34hb de tipo salvaje (figura 3). Una mayor modificación ha aumentado la tasa de secreción de Treonina y la tasa de secreción de exocrina en un 50% y un 77%, respectivamente, y varios análisis muestran el potencial de aplicación de sus bacterias de chasis de baja concentración de sal (figura 4). A través de la comparación genética, se revelaron los mecanismos de regulación del estrés salino de las cepas huésped halophilas, incluidos 101 genes relacionados con la presión osmótica. Más importante aún, el coste de Pha bajo el sistema de fermentación 7l se redujo en un tercio mediante el uso de la bacteria azul recombinante tdh4a1b5, lo que mejoró significativamente su competitividad económica (figura 5).

Imagen1 Hoja de ruta técnica de este artículo

Imagen2 ARTPDatos de mutación

Imagen3 CorrectoH. bluephagenesisTDH4A₁C. B.₅Transformación para un alto rendimientoPHA

Imagen4 CorrectoH. bluephagenesisTDH4A₁C. B.₅TransformaciónSe aplica a la producción de múltiples proteínas

Imagen5 Análisis de costos de la fermentación baja en sal y la fermentación alta en sal

Enlace a la tesis:

https://doi.org/10.1016/j.ymben.2023.08.001