Ce numéro vous recommande l'équipe du professeur Chen Guoqiang, Directeur du Centre de biologie synthétique et des systèmes de l'Université Tsinghua publié dansIngénierie métaboliqueArticle précédent: Engineering low-salt growth Halomonas Bluephagenesis for cost-effective bioproduction combined with adaptive evolution 。 Cette étude utilise la technique de plasma atmosphérique à température ambiante (ARTP) pour muter aléatoirement salinomonas bluecristalis et cribler pour obtenir des souches qui poussent bien à de faibles concentrations de sel. La production fermentaire de Pha sur les souches dominantes obtenues permet un double gain de rendement élevé et de réduction des coûts. Le contraste des souches mutantes avec le génotype sauvage a révélé des gènes liés au stress salin chez les souches hôtes halophiles.

Les Esters d'acides gras polyhydroxylés (polyhydroxyalkanoates, Pha) sont des polymères utilisés dans les bactéries pour le stockage de l'énergie et peuvent être développés en plastique vert biodégradable. Il a les propriétés de matérialisation des plastiques chimiques, mais a également une gamme de propriétés telles que la biodégradabilité, la biocompatibilité, l'activité optique, la séparation des gaz et ainsi de suite. La souche productrice de Pha salinomonas td01 est une bactérie halophile isolée du lac edingle, au Xinjiang, en Chine, qui peut croître rapidement dans des conditions non stériles à pH élevé et à forte concentration de sel. Bien que l'on ait maintenant modifié salinomonas bluecristalis pour obtenir des souches performantes telles que des vecteurs d'expression et des promoteurs, de nombreuses inconnues subsistent quant à la régulation de sa résistance au sel. Et la modification inverse de salinomonas bluecristalis, telle que la survie à faible teneur en sel et à pH élevé, peut réduire davantage le coût du traitement des eaux usées salines, une séparation cellulaire plus élevée et une purification accrue du Pha.

Alors que les protéines cellulaires impliquées dans le contrôle des processus biologiques à l'intérieur des cellules présentent souvent différentes stratégies de distribution en réponse aux pressions externes telles que l'osmolarité de la salinité, le choc thermique, l'irradiation UV, etc., il existe une certaine difficulté à concevoir rationnellement les réseaux métaboliques pour obtenir une régulation du stress salin. La technique de plasma à température ambiante atmosphérique (ARTP) est une méthode de mutation aléatoire à l'échelle du génome, et puisque les mécanismes de la tolérance microbienne au sel impliquent des réseaux de régulation au niveau du système, les ARTP capables de réaliser des mutations aléatoires à l'échelle du génome sont mieux adaptés à la modification du châssis de saltomonas bluecristalis.

Les chercheurs ont vérifié l'état de croissance de monas sauvage td01 et de 3 bactéries recombinantes tdh4, td68, td68 - 194 dans des environnements de sel à haute concentration (50 g / L NaCl) et à faible concentration (10 g / L NaCl), respectivement, et les résultats ont montré qu'aucune des souches ne présentait de colonies dans des plaques à faible concentration de sel (Figure 2). Ces 4 souches ont été soumises à une mutagénèse ARTP avec un temps de mutagénèse de 5 minutes et une courbe de létalité montrant un temps de traitement optimal de 3 minutes (Figure 2). Les 4 souches qui croissent le plus rapidement à faible concentration en sel sont criblées dans une banque après mutagénèse pour une deuxième série de mutagénèse qui aboutit à 4 souches: td01a₂C. B₅de TDH4A₁C. B₅pour TD68A₂C. B₃et TD68-194A₁C. B₅(Figure 2). Dont tdh4a₁C. B₅Les bactéries ont d'excellentes propriétés de production, le poids sec cellulaire peut atteindre 11 g / L, contenant un pourcentage massique de production de Pha de 60%.

Contre les souches mutantesTDH4A₁C. B₅La modification au niveau génétique, l'ajout d'opérons phacab, l'amélioration du flux métabolique, la fermentation fractionnée du Supplément non stérilisé de 40 heures dans un système 7L, a augmenté la production de PHB et p34hb de 21% et 36%, respectivement, par rapport au type sauvage (Figure 3). Sa modification ultérieure a permis d'améliorer les taux de sécrétion de thréonine et d'exocrine de 50% et 77%, respectivement, et l'analyse multidimensionnelle a montré le potentiel d'application de ses bactéries châssis à faible concentration en sel (Figure 4). Grâce à l'alignement des gènes, les mécanismes de régulation du stress salin des souches hôtes halophiles ont été révélés, y compris 101 gènes associés à l'osmolarité. Plus important encore, le coût du Pha sous un système de fermentation 7L a été réduit de 1 / 3 grâce à l'utilisation de la bactérie cyanophile recombinante tdh4a1b5, ce qui a considérablement amélioré sa compétitivité économique (Figure 5).

Figure1 Cette feuille de route technique

Figure2 ARTPDonnées mutagènes

Figure3 contreH. bluephagenesisTDH4A₁C. B₅Transformation pour un rendement élevéPHA

Figure4 contreH. bluephagenesisTDH4A₁C. B₅La transformationApplication à la production de plusieurs protéines

Figure5 Analyse des coûts de la fermentation à faible teneur en sel par rapport à la fermentation à forte teneur en sel

Lien vers la thèse:

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