乳酸菌基因改造技术研究进展

发布时间：2021-12-17 23:27

　　乳酸菌是一类革兰氏阳性、不产芽孢、兼性厌氧、发酵多种碳源产乳酸的重要工业微生物之一,广泛应用于食品、医药及化学品的生产当中。随着乳酸菌工业化应用范畴的不断拓展,乳酸菌生理生化特性、酸耐受特性,代谢途径及产酸调控机理的研究受到广泛关注。因此,建立稳定、高效的乳酸菌基因编辑方法,借助基因编辑技术来解析代谢关键基因及基因网络的功能,调控代谢途径,十分必要。对乳酸菌基因编辑技术的研究进展做一综述,并对乳酸菌基因编辑技术的未来研究方向进行展望。 

【文章来源】：中国生物工程杂志. 2020,40(06)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

单交换同源重组

图1 单交换同源重组双交换基因修饰技术的改造效率受自杀质粒调控。自杀质粒无法在宿主菌内复制，当质粒转化效率低时，会严重影响重组效率[28]。为提高重组效率，Law等[29]改进了实验方法，使用pORI质粒(该质粒能在有rep A基因的大肠杆菌中自我复制，在无rep A基因的乳酸菌中无法复制)构建重组载体，转化到含有温敏型质粒pVE6007(含有rep A基因，30℃稳定复制，37℃无法复制)的乳酸菌中，先低温培养使重组载体大量复制提高同源重组几率，再高温培养，筛选出完成第一次单交换的菌株，接着再转入pVE6007，通过低温与高温培养，筛选出完成双交换中的突变菌株。温敏型质粒的低温复制、高温失活特性能够有效提高同源重组效率，一系列乳酸菌温敏型质粒被开发出来。Maguin等[30]使用化学诱变的方法，从一株含有pGK12质粒的乳酸乳球菌中筛选出具有温敏型质粒p VE6002(28℃稳定复制，37.5℃无法复制)，构建出了温敏型载体pVE6004(pG+host4)。Biswas等[31]在此基础上通过将pBR322复制区序列整合到pG+host4上构建出p G+host5载体，使其在大肠杆菌中37℃能够复制，易于获得大量质粒。随后将p G+host5用于乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)基因改造，发现同源序列长度从356到2 552bp，长度越长，同源重组效率越高，超过这个范围，不再增加。Neu等[32]构建了35℃稳定复制，42℃无法复制温敏型质粒pTN1。Russell等[33]构建了37℃稳定复制，43℃不稳定的温敏型质粒p TRK。单双交换同源重组由于理论机制清楚、适用性广、研究较多，是目前乳酸菌基因改造的主要方法[34-38]。但该方法存在同源臂长，重组效率高，但构建困难;同源臂短，则重组效率低，筛选耗时繁琐，工作量大。

位点特异性重组基因修饰能够在对基因改造的同时，不引入抗性基因，避免了抗性基因的存在对上下游基因表达的影响，安全性好，重组效率高且适用性广，能够在多数乳酸菌中进行改造。但该方法还是会在染色体上留下一个识别位点，识别位点整合到染色体上仍需要借助传统的同源重组方法，无法避免同源重组效率低的问题，需要与其他方法结合来弥补其不足。4 基于线性DNA重组的乳酸菌基因修饰

【参考文献】：
期刊论文
[1]ldhL-ldb0094基因敲除对保加利亚乳杆菌产L-乳酸的影响[J]. 王刚,肖雨,李义,刘志刚,裴成利,武丽达,李艳丽,王希庆,张明磊,陈光,佟毅.  中国生物工程杂志. 2019(08)
[2]基于pGhost4系统保加利亚乳杆菌乙酸激酶敲除载体的构建[J]. 张明磊,武丽达,王希庆,陈光,王刚.  吉林农业大学学报. 2016(05)
[3]Genome engineering using the CRISPR/Cas system[J]. Takuro Horii,Izuho Hatada.  World Journal of Medical Genetics. 2014(03)
[4]构建食品级表达纳豆激酶的乳酸乳球菌重组菌株[J]. 冯浩,余凤云,单凤娟,马婷,闫达中.  食品科学. 2012(21)



本文编号：3541159