[發明專利]改造微生物獲得改進表型的方法

有效

• 申請號: 201110219440.2
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102911962A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 蔡真;欒國棟;李寅
• 申請（專利權）人: 中國科學院微生物研究所
• 主分類號: C12N15/70
• 分類號: C12N15/70;C12N15/74;C12N15/80;C12N15/81;C12Q1/04;C12N1/21;C12N1/19;C12N1/15;C40B40/02;C12R1/19;C12R1/865;C12R1/145
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉

技術領域

本發明涉及一種改造微生物獲得改進表型的方法。特別是涉及一種通過增加微生物自身基因組DNA在復制時產生錯誤的頻率，使微生物在生長過程中不斷發生基因組DNA突變，從而連續、快速地獲得改進表型的方法。?

背景技術

隨著化石資源枯竭和環境問題惡化，將微生物作為細胞工廠來生產燃料、化學品等的潛力正日益凸顯。據經合組織(OECD)預計，到2030年大約將有35％的化學品來自工業生物技術(http://scitech.people.com.cn/GB/14883438.html)。但是天然的微生物往往存在產量低、生長過程受多種化合物抑制、對生產過程中環境條件要求嚴格等缺點，因此，改造微生物，使之具備高產、耐受抑制物、抵抗酸度、溫度等環境壓力脅迫的能力，一直是工業生物技術領域的核心目標。?

現有的微生物改造技術主要包括以下幾類。第一類以基因工程和代謝工程為代表(Wendisch，V.F.，et?al.(2006).Metabolic?engineering?of?Escherichia?coli?and?Corynebacterium?glutamicum?for?biotechnological?production?of?organic?acids?and?amino?acids.Curr.Opin.Microbiol.9，268-274；Lee，S.K.，et?al.(2008).Metabolic?engineering?of?microorganisms?for?biofuels?production：from?bugs?to?synthetic?biology?to?fuels.Curr.Opin.Biotechnol.19，556-563)。即，已知某個待改造表型與某個或某幾個基因相關，然后通過敲除、過表達或改性這些基因來對微生物進行“自上而下”的改造。這類方法雖然目標明確、操作方便，但越來越多的研究表明，許多重要的細胞表型(如高產、耐受抑制物、抗壓力脅迫等)并不是由單個或幾個基因決定的，而是許多基因相互協調作用的結果(Alper，H.，et?al.(2006).Engineering?yeast?transcription??machinery?for?improved?ethanol?tolerance?and?production.Science?314，1565-1568)。更重要的是，由于目前人們對微生物體內錯綜復雜的生物化學、調控代謝網絡還缺乏清晰認識，還無法將微生物的宏觀表型與其微觀基因型對應起來，因此，此類方法在具體應用時普通存在理論基礎不足、改造效果不佳等問題。?

第二類微生物改造技術則是模擬自然進化的理念，采取隨機突變、定向篩選的策略。即通過物理(如紫外線、輻射等)或化學誘變(如二甲亞胺、亞硝基甲胍、乙基甲磺酸等)(Vinci，V.，et?al.(1998).Strain?Improvement?by?non-recombinant?methods.In?Manual?of?Industrial?Microbiology?and?Biotechnology；Demain，A.D.J.E，Ed.；American?Society?for?Microbiology：Washington，DC，1998；pp?103-113；Butler，P.B.M.，et?al.(1996).Improvement?of?antibiotic?titers?from?Streptomyces?bacteria?by?interactive?continuous?selection.Biotechnol.Bioeng.49，185-196)的方法在微生物基因組水平上隨機產生突變，獲得一個微生物突變菌株庫，接著根據所需表型進行篩選，然后再以篩選獲得的最優突變株為起點，重復上述突變-篩選過程，直到達到所需目標。這類改造技術不需要事先知道待改造性狀是由哪些基因決定的，原則上可用于各種微生物的各種性質改造，具有很強的操作性和實用性。但是這類“階梯式”的微生物改造方法需要大量頻繁的人為操作，步驟繁瑣，周期長。?