Esta edição recomenda a equipe do professor Chen Guoqiang, diretor do Centro de Biologia de Síntese e Sistemas da Universidade de Tsinghua, publicado emEngenharia MetabólicaArtigo anterior: Engineering low-salt growth Halomonas Bluephagenesis for cost-effective bioproduction combined with adaptive evolution 。 Este estudo usou a técnica de plasma à temperatura ambiente pressão constante (ARTP) para mutações aleatórias em monocitos de sal azul, selecionando cepas que crescem bem em baixas concentrações de sal. A fermentação das cepas vantajosas obtidas produz PHA, o que resulta em ganhos duplos de alta produção e redução de custos. A comparação entre as cepas mutantes e os genótipos do tipo selvagem revelou genes relacionados à pressão do sal das cepas hospedeiras salifílicas.

Os polihidroxialcanoatos (PHA) são polímeros usados ​​em bactérias para armazenamento de energia e podem ser desenvolvidos como plásticos biodegradáveis ​​verdes. Tem propriedades químicas de plásticos químicos, mas também tem uma série de propriedades como biodegradabilidade, biocompatibilidade, atividade óptica e separação de gases. A cepa produtora de PHA, a bactéria salifílica TD01, é uma espécie de bactéria salifílica isolada do lago Eddinger, em Xinjiang, China, que pode crescer rapidamente em condições não estériles com alto pH e altas concentrações de sal. Embora as cepas de alto desempenho já tenham sido modificadas em termos como veículos de expressão e promotores, ainda existem muitos desconhecidos em termos de regulação da resistência ao sal. A transformação inversa de monocytes de sal azul, como baixa sal e alta sobrevivência de pH, pode reduzir ainda mais os custos de tratamento de águas residuais de sal, maior separação celular e maior pureza de PHA.

Como as proteínas celulares envolvidas no controle de processos biológicos geralmente apresentam diferentes estratégias de distribuição para lidar com pressões externas, como a pressão de penetração da salinidade, choque térmico, exposição a raios ultravioletas, etc., o design racional da rede metabólica para obter a regulação da pressão do sal tem certa dificuldade. A Tecnologia de Plasma à Temperatura Ambiental de Pressão Normal (ARTP) é um método de mutação aleatória em todo o genoma e, como o mecanismo de resistência ao sal dos microorganismos envolve uma rede de regulação a nível do sistema, o ARTP capaz de realizar mutações aleatórias em todo o genoma é mais adequado para a transformação do chassis de monocitos de sal azul.

Os pesquisadores usaram as cepas TD01 e TDH4, TD68 e TD68-194 recombinantes selvagens como base para verificar seu crescimento em ambientes salinos de alta concentração (50g / L NaCl) e baixa concentração (10g / L NaCl), respectivamente, mostrando que nenhuma das cepas apareceu em comprimidos com baixa concentração de sal (Figura 2). As mutações ARTP foram realizadas nestas quatro cepas com um tempo de mutação de 5 minutos e a curva de mortalidade mostrou que o tempo de tratamento ideal foi de 3 minutos (Figura 2). Triagem de quatro cepas que crescem mais rápido em baixas concentrações de sal em uma biblioteca de mutações, para uma segunda rodada de mutações e, finalmente, 4 cepas: TD01A₂O B₅para TDH4A₁O B₅para TD68A₂O B₃e TD68-194A₁O B₅(Figura 2). O TDH4A₁O B₅As bactérias têm excelentes propriedades produtivas, o peso seco das células pode atingir 11g / L, contendo uma produção de PHA de 60% em massa.

Para as cepas mutantesTDH4A₁O B₅Modificações a nível genético, adicionando o manipulador phaCAB para aumentar o fluxo metabólico e fermentação em lotes de suplementos não esterilizados por 40 horas no sistema 7L, aumentaram os rendimentos de 21% e 36%, respectivamente, em comparação com o tipo selvagem PHB e P34HB (Figura 3). Suas modificações adicionais aumentaram a secreção de surina em 50% e a secreção de exocrina em 77%, respectivamente, e análises multifacetadas mostraram seu potencial de aplicação para bactérias de chassis com baixa concentração de sal (Figura 4). Através da comparação genética, os mecanismos de regulação da pressão salina das cepas hospedeiras salifílicas foram revelados, incluindo 101 genes associados à pressão de penetração. Além disso, o custo do PHA no sistema de fermentação 7L foi reduzido em 1/3 pelo uso de TDH4A1B5 recombinante, o que aumentou significativamente sua competitividade econômica (Figura 5).

Gráfico1 Este roteiro técnico

Gráfico2 ARTPMutação de dados

Gráfico3 paraH. bluephagenesisTDH4A₁O B₅transformação para alta produtividadePHA

Gráfico4 paraH. bluephagenesisTDH4A₁O B₅A transformaçãoAplicado à produção de várias proteínas

Gráfico5 Análise de custos de fermentação de baixo sal e fermentação de alto sal

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