分裂基因在调控苏氨酸合成和细胞形态及生长中的应用制造技术

本发明专利技术属于基因工程和微生物技术领域，具体涉及分裂基因在调控苏氨酸合成和细胞形态及生长中的应用。本发明专利技术通过试验证明，通过生物元件调控分裂基因的表达强度，则对目标微生物的苏氨酸合成以及其细胞形态和生长均会产生影响。如当ftsZ表达太强时对微生物细胞生长影响较小，且对苏氨酸生产影响较小，甚至不利于苏氨酸生产，而当ftsZ表达较弱时利于细胞生物量的积累，且促进苏氨酸合成。因此通过调控上述分裂基因表达强度，从而实现对菌株发酵生产苏氨酸的动态调控，不仅有利于实际生产，同时亦可将其作为模型菌株进行苏氨酸合成机制以及细胞形态以及生长机制的相关研究，具有良好的实际应用之价值。好的实际应用之价值。好的实际应用之价值。

【技术实现步骤摘要】
分裂基因在调控苏氨酸合成和细胞形态及生长中的应用


[0001]本专利技术属于基因工程和微生物
，具体涉及分裂基因在调控苏氨酸合成和细胞形态及生长中的应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]苏氨酸是构成人和动物体蛋白的必需氨基酸类型，目前广泛应用于生物医药、化学试剂、食品及饲料等诸多领域。目前世界主要苏氨酸生产企业包括日本味之素公司、德国德固赛公司、美国ADM公司、日本协和发酵工业公司等，这几大公司的产量占全球份额的90％左右，而国内苏氨酸生产处于发展阶段，生产水平还是与国外存在一定差距。目前苏氨酸的生产方法主要有发酵法、蛋白质水解法和化学合成法三种，其中微生物发酵法已经成为生产苏氨酸的主流方法，在微生物发酵法中，提高发酵效率，降低发酵成本，是亟待解决的技术问题。
[0004]细胞的分裂过程是个体发育过程中的重要事件之一，通过细胞分裂，亲本的遗传物质复制加倍并平均地分配到子代细胞中，从而保证了遗传物质稳定和物种的延续。根据以往的研究成果，人们发现细菌等原核生物在进行分裂活动之前，首先要由一些分裂蛋白(如FtsZ、FtsA、zipA等)在分裂位点组装形成一个环状分裂复合体，并由此促进分裂隔膜的形成，进而引发细胞分裂事件的发生。基于上述分离蛋白在细菌细胞分离中的重要作用，目前通常是以上述分离蛋白或其编码基作为靶点研发新型抗菌药物。然而，迄今为止，尚未有关于调控上述细胞分裂基因在微生物苏氨酸合成中作用的相关报道。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供分裂基因在调控苏氨酸合成和细胞形态及生长中的应用。本专利技术通过试验研究发现，不同强度表达的细胞分裂基因不仅对细胞形态及生长产生影响，同时对菌株生产苏氨酸的性能亦产生不同影响，因此具有良好的实际应用之价值。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术的第一个方面，提供分裂基因相关生物材料在调控微生物苏氨酸合成和/或微生物细胞形态及生长中的应用。
[0008]所述分裂基因相关生物材料为如下：
[0009]a)ftsZ、ftsB、ftsL、ftsQ、ftsA、ftsK、ftsN和zipA中的任意一种或多种；
[0010]b)调控ftsZ、ftsB、ftsL、ftsQ、ftsA、ftsK、ftsN和zipA中的任意一种或多种的表达强度的生物元件。
[0011]其中，所述生物元件可以包括不同强度的启动子以及核糖体结合位点(RBS)，所述
启动子包括但不限于J23103、J23113、J23109、J23116、J23110、J23100和PrhtC，所述RBS包括但不限于BBa_B0033和BBa_B0034。
[0012]所述微生物具体为原核生物，具体为细菌，所述细菌为任意产苏氨酸的细菌，在本专利技术的一个具体实施方式中，所述细菌为大肠杆菌及其衍生菌。
[0013]本专利技术的第二个方面，提供一种菌株，所述菌株至少包含上述分裂基因相关生物材料；
[0014]所述分裂基因相关生物材料为如下：
[0015]a1)ftsZ、ftsB、ftsL、ftsQ、ftsA、ftsK、ftsN和zipA中的任意一种或多种；
[0016]a2)调控ftsZ、ftsB、ftsL、ftsQ、ftsA、ftsK、ftsN和zipA中的任意一种或多种的表达强度的生物元件。
[0017]通过调控上述分裂基因表达强度，从而实现对菌株发酵生产苏氨酸的动态调控，不仅有利于实际生产，同时亦可将其作为模型菌株进行苏氨酸合成机制以及细胞形态以及生长机制的相关研究。
[0018]因此，本专利技术的第三个方面，提供上述菌株在如下任意一种或多种中的应用：
[0019]b1)发酵生产苏氨酸；
[0020]b2)苏氨酸合成机制研究；
[0021]b3)细胞形态及生长机制研究。
[0022]本专利技术的第四个方面，提供一种动态调控发酵生产苏氨酸的方法，所述方法包括对上述菌株进行发酵培养，并分离提取获得苏氨酸。
[0023]需要说明的是，在本专利技术中所提及的苏氨酸具体为L
‑
苏氨酸。
[0024]上述一个或多个技术方案的有益技术效果：
[0025]上述技术方案提供分裂基因在调控苏氨酸合成和细胞形态及生长中的应用，具体的，通过试验证明，通过生物元件调控分裂基因的表达强度，则对目标微生物的苏氨酸合成以及其细胞形态和生长均会产生影响。如当ftsZ表达太强时对微生物细胞生长影响较小，且对苏氨酸生产影响较小，甚至不利于苏氨酸生产，而当ftsZ表达较弱时利于细胞生物量的积累，且促进苏氨酸合成。因此通过调控上述分裂基因表达强度，从而实现对菌株发酵生产苏氨酸的动态调控，不仅有利于实际生产，同时亦可将其作为模型菌株进行苏氨酸合成机制以及细胞形态以及生长机制的相关研究，具有良好的实际应用之价值。
附图说明
[0026]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0027]图1为本专利技术实施例中启动子强度表征。
[0028]图2为本专利技术实施例中不同表达强度的ftsZ对细胞形态的影响。
[0029]图3为本专利技术实施例中调节ftsZ表达对苏氨酸合成和细胞生长影响；A为模式菌株大肠杆菌MG1655中体外添加不同浓度的苏氨酸对PrhtC进行计量响应分析；B为在生产菌TH
‑
103Z中进行摇瓶发酵表征PrhtC；C为不同强度的ftsZ对菌株细胞生长的影响；D为不同强度的ftsZ对菌株苏氨酸合成的影响。
[0030]图4为本专利技术实施例中取样测转录组结果图。
[0031]图5为本专利技术实施例中转录组分析结果图。
[0032]图6为本专利技术实施例中控制其他分裂基因表达对苏氨酸和细胞生长的影响。
[0033]图7为本专利技术实施例中5
‑
L发酵罐发酵生产苏氨酸结果图。
具体实施方式
[0034]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0035]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。应理解，本专利技术的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.分裂基因相关生物材料在调控微生物苏氨酸合成和/或微生物细胞形态及生长中的应用；所述分裂基因相关生物材料为如下：a)ftsZ、ftsB、ftsL、ftsQ、ftsA、ftsK、ftsN和zipA中的任意一种或多种；b)调控ftsZ、ftsB、ftsL、ftsQ、ftsA、ftsK、ftsN和zipA中的任意一种或多种的表达强度的生物元件。2.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述生物元件包括不同强度的启动子以及核糖体结合位点RBS；所述启动子的强度为20
‑
2000，进一步为30
‑
300。3.如权利要求2所述应用，其特征在于，所述启动子包括J23103、J23113、J23109、J23116、J23110、J23100和PrhtC，所述RBS包括BBa_B0033和BBa_B0034。4.如权利要求3所述应用，其特征在于，所述生物元件为终止子
‑
启动子
‑
RBS，其中，所述终止子为BBa_B1006。5.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述微生物为原核生物，具体为细菌，所述细菌为任意产苏氨酸的细菌，进一步的，所述细菌为大肠杆菌及其衍生菌；所述大肠杆菌为Escherichia coli TH
‑
103Z，该菌株保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2022年12月05日，其生物保藏号为CCTCC NO：M 20221861。6.一种菌株，其特征在于，所述菌株至少包含分裂基因相关生...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁泉峰，王苏蒙，祁庆生，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：