本期为您推荐西安交通大学化学工程与技术学院费强教授研究团队发表在国际知名期刊《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》上的一篇文章，原文题目为：Empowering a Methanol-Dependent Escherichia coli via Adaptive Evolution Using a High-Throughput Microbial Microdroplet Culture System。
文章摘要内容如下：
甲醇作为一种重要化合物，可被许多甲基营养菌用作碳源进行生长和生产，但很少有甲基营养菌可直接作为模型菌株用于广泛的合成研究。因此，能够利用甲醇的基因工程菌在生物合成和发酵方面的应用引起了广泛的关注。
本课题组近期所构建的甲醇利用型大肠杆菌的生长严重依赖于共底物葡糖酸盐，这大大限制了该菌株的商业化应用。因此，在该菌株的培养过程中减少共底物的使用是其未来应用的关键问题之一。然而，由于对异质宿主中甲基营养代谢性能的研究有限，因此基于理性设计的优化生长速率和底物利用率非常困难。另一方面，适应性进化方案通常会受到检测和培养平行性等问题的限制：由于传统的培养技术，即摇瓶，孔板，因其数据密度低、时间跨度长、平行性差、检测无法连续而无法实现最终目的。相反，非理性的适应性进化可使表型的变化明显地与特定的生长环境关联起来，直接指向性状选择。此外，随着转录组测序和全基因组测序(WGS)等新技术所带来的便利，很容易获得表型与基因型的相关性。并且随着自动化、模块化的微生物细胞微培养系统的开发，特别是基于液滴微流控的微培养系统，以培养过程中人为错误少、通量高、平行性好和高效率等特点受到微生物学界的广泛关注。
本研究开发了一种基于微生物微滴培养系统(Microbial Microdroplet Culture system，MMC)的进化策略。由于MMC可实现自动化高通量筛选，在该系统连续50天的培养过程中，通过逐渐降低葡糖酸盐的用量，并经过三个阶段的适应性进化的实验方案来获得突变株。实验最终获得了一株生长速度提高3倍，延滞期缩短43%，葡糖酸盐消耗降低40%的候选突变株MeSV2.2-3。通过对该菌株的全基因组测序分析发现，gntU, idnT, edd和pckA基因发生了突变，而这些基因与葡糖酸盐吸收与细胞生长密切相关。本研究成功证明MMC可以高效、省时地使目标菌株实现定向进化。
文章精彩内容如下：
图1 MeSV2.2在摇瓶、孔板和MMC中的生长曲线
图2 MeSV2.2在MMC中50天内三个不同阶段的适应性进化结果
图3 MMC提取的进化菌株在摇瓶中的生长曲线
图4 适应性进化中突变的基因。（a）突变位点图显示出适应性进化过程中突变基因的位置。（b）参与碳代谢通路的主要突变基因
关注
全球首创！国产自研微生物进化仪，让工业菌种创制“上高速”
2024年第十届微生物育种工程与应用评价研讨会
天木生物ARTP和MMC成功助力叶绿素缺陷型小球藻的选育
天木生物MISS cell助力肠道菌群分离培养和高通量筛选
相关产品
关注
拨打电话
留言咨询
