[發明專利]一種通過增大細菌體積而增加微生物胞內內含物積累量的方法

有效

• 申請號: 201410260775.2
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN105331568B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 陳國強;蔣笑然;王穎;吳弘;譚丹
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12N15/63;C12P7/62;C12P21/00;C12P9/00;C12P3/00;C12R1/19;C12R1/38;C12R1/07
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

本發明公開了一種通過增大細菌體積而增加微生物胞內內含物積累量的方法。本發明提供了一種提高微生物胞內內含物積累量的方法，為通過改造影響微生物體積大小的基因增大微生物體積，實現提高微生物胞內內含物積累量。實驗證明，本發明構建增大細菌體積的工程菌可以提高聚3羥基丁酸酯(PHB)、蛋白質、聚磷酸和碳小體等的產量，有的工程菌PHB最高可達細胞干重的80％，提高了30％。且本發明的生產工藝簡單，成本低廉，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，尤其涉及一種通過增大細菌體積而增加微生物胞內內含物積累量的方法，內含物包括聚3羥基丁酸酯(PHB)、蛋白質、聚磷酸和碳小體等。

背景技術

微生物合成的許多內含物有實際應用，比如內含物聚3羥基丁酸酯(PHB)可以作為生物塑料或者醫用植入材料、蛋白質內含物可以是有應用價值的酶或者治療性的多肽、聚磷酸內含物可以用于提取磷元素作為化肥的成份，碳小體內含物有固定二氧化碳的作用等。但是，微生物個體的狹小空間障礙了人們大量地獲得這種微生物內含物。

目前已知的微生物細胞分裂基因主要有：ftsZ、ftsA、ftsQ、sulA、minCD。

微生物細胞壁合成相關基因：盤尼西林結合蛋白(PBPs)基因家族mrcA、mrcB、pbpC、dacB、dacA、dacC、pbpG、dacD、ampC、ampH，異戊二烯isoprene合成必需基因yluB,yacM,yabH,yacN,和yqfP，肽聚糖合成和修飾基因csbB，自溶素表達的調控基因lytR。

結合過表達支撐細胞的骨架基因：mreB、mreC、mreD、ftsI、rodZ、mrdA、mrdB、mbl。

對上述基因的單獨或結合敲除和過表達都會引起微生物細胞的形態變化，主要是引起細胞體積的變大。

比如，MreB是很多原核生物中起骨架作用的蛋白，敲除后細胞會變成圓形，在大腸桿菌中敲除mreB基因后，大腸桿菌從桿狀變成圓形；在此基礎上過表達mreB后，部分細胞形態變得不規則，都比野生形的體積大。

以上原理同樣適用于其他細胞分裂基因、骨架合成基因以及障礙細胞體積增大的細胞壁合成相關基因的操作引起的微生物細胞體積增大，比如ftsZ系列基因、mreB、mreC、mreD、ftsI、rodZ、mrdA、mrdB、mbl等刪除、過表達和各種結合，都能增大細胞體積。

又如，sulA和minCDE是細胞分裂環形成的抑制基因，誘導表達sulA或/和minCDE，使細胞只分裂不分離，細胞體積進一步增大，可以觀察到菌體生長從顆粒狀變成的纖維狀，胞內空間增大不僅提高了內含物的積累量，而且纖維狀細胞有利于下游分離細胞和提取內含物。

細胞體積的變大是否能夠導致細胞內部可以容納更多的內含物，成為目前研究的熱點。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高微生物胞內內含物積累量的方法。

本發明提供的方法，為通過改造影響微生物體積大小的基因增大微生物體積，實現提高所述微生物胞內內含物積累量。

上述方法中，所述通過改造影響微生物體積大小的基因增大微生物體積為如下1)-3)中至少一種：

1)改變細胞分裂的基因，所述改變細胞分裂的基因的方式包括分別或結合刪除和過表達細胞分裂基因、細胞骨架合成基因以及障礙細胞體積增大的細胞壁合成相關基因；

2)改變細胞形狀和體積的基因，所述改變細胞形狀和體積的基因包括支撐細胞的骨架基因mreB、mreC、mreD、ftsI、rodZ、mrdA、mrdB或mbl；