TẠO CHỦNG CHỦ (HOST) để BIỂU HIỆN SẢN PHẨM NGOẠI LAI

tài liệu mang tính chất tham khảo. Streptomyces là chi lớn nhất của ngành Actinobacteria và là một chi thuộc nhánh streptomycetaceae. Có hơn 500 loài vi khuẩn Streptomyces đã được mô tả. Giống như hầu hết các Actinobacteria khác, Streptomyces là vi khuẩn Gram dương, có bộ gen với tỉ lệ GC% cao. Vi khuẩn này được tìm thấy chủ yếu trong đất và thảm thực vật mục nát. Streptomyces sinh bào tử, tạo mùi đặc trưng, là kết quả từ sản sinh geosmin trong quá trình chuyển hóa các chất. Streptomyces được nghiên cứu rộng rãi và được biết đến nhiều nhất là chi của họ xạ khuẩn (Actinomyces). Streptomyces thường sống ở đất có vai trò là vi sinh vật phân hủy rất quan trọng. Chủng vi sinh này sản xuất hơn một nửa số thuốc kháng sinh trên thế giới và đó là sản phẩm có giá trị lớn trong lĩnh vực y tế.

TẠO CHỦNG CHỦ (HOST) ĐỂ BIỂU HIỆN HỢP CHẤT NGOẠI LAI CỦA Streptomyces Nhóm thực hiện: Nguyễn Trịnh Quỳnh Như Trần Hán Phương Thảo QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT SỬ DỤNG CÁC CHỦNG CHỦ BIỂU HIỆN SẢN PHẨM CỦA CHÍNH NĨ HOẶC SẢN PHẨM NGOẠI LAI ƯU ĐIỂM CHUNG CỦA SẢN PHẨM NGOẠI LAI TỪ CHỦNG CHỦ DỊ HỢP Ưu điểm • Việc sử dụng máy chủ đại diện cho phép truy cập vào sản phẩm tự nhiên mã hoá BGC từ vi sinh vật khó ni khơng trồng, bao gồm loài động vật biển mặt đất đất liền • Các chủng chủ dị hợp sử dụng rộng rãi cho sản xuất có tính di truyền nhiều so với chủng thuần, cho phép tối ưu hoá hiệu sản xuất • Chủng chủ dị hợp thiết kế để ổn định di truyền học, giúp đảm bảo hiệu suất sản xuất ổn định HẠN CHẾ CHUNG CỦA SẢN PHẨM NGOẠI LAI TỪ CHỦNG CHỦ DỊ HỢP Hạn chế • Một thách thức hệ thống sản xuất dị hợp thiếu tiền chất tổng hợp quan trọng chức enzym, khác biệt với nhóm BGC (biosynthetic gene clusters) khác • Các thách thức khác bao gồm hệ thống quy định không tương hợp, đòi hỏi phải có điều chỉnh thay promoter ban đầu để biểu BGCs sản sinh chất chuyển hóa Sự biểu khơng đồng gen sinh tổng hợp dẫn đến gánh nặng trao đổi chất cao / sản xuất hợp chất độc hại, làm hạn chế hàm lượng sản xuất ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA CHỦNG CHỦ DỊ HỢP Streptomyces spp Ưu điểm • Giàu tiền chất trao đổi chất chế enzyme hỗ trợ hầu hết đường sinh tổng hợp • Sự trao đổi chất nội linh hoạt giúp trì tính u cầu sửa đổi sau dịch mã cho PKS (Polyketide Synthase) chức NRPS (Non-Ribosomal Peptide Synthetase) • Thích hợp cho biểu hầu hết protein từ actinomycetes Hạn chế • Tốc độ tăng trưởng chậm • Thiếu phận di truyền công cụ thao tác di truyền tiên tiến • Có BGC cạnh tranh nội sinh CÁC BƯỚC TẠO CHỦNG CHỦ DỊ HỢP BIỂU HIỆN SẢN PHẨM NGOẠI LAI SỰ TIẾN HỐ NHIỄM SẮC THỂ CĨ KÍCH THÍCH HĨA HỌC SỬ DỤNG Cre-loxP RECOMBINATION Komatsu đồng nghiệp xóa 1.4 Mbp vùng phụ cận chứa BGC nội sinh gen không cần thiết transposons trình tự chèn từ S avermitilis Năng suất Streptomycin dòng SUKA5 tối thiểu khoảng 3,5 lần so với S griseus chủng S avermitilis hoang dã, tương ứng Một dòng SUKA17 giảm thiểu gien khác, có tốc độ tăng trưởng tăng trưởng nhanh hơn, liên tục sản xuất cephamycin C thời gian dài mà không làm giảm chất lượng sản phẩm so với giống S clavuligerus SUKA17 sử dụng để tạo 29 terpene synthase từ actinomycetes, dẫn đến việc xác định 13 terpenoids mới.230 Sự tổng hợp dòng S avermitilis chứng minh biểu dị biệt 21 số 26 BGCs với sản xuất mỡ từ 1-360 mg L -1 Chủng S.avermitilis sản xuất Avermectin Các đột biến lớn SUKA2 SUKA3 S avermitilis Dùng S.avermitilis làm chủng chủ để sản xuất Streptomycin • Bộ gen S avermitilis cho thấy vi sinh vật có chứa số gen cluster sinh tổng hợp, khơng có nhóm gen cho sinh tổng hợp kháng sinh aminoglycosid • Bộ gen chủng sản xuất S griseus 27 gen (sgr5914sgr5940) liên quan đến điều hoà, tự kháng tổng hợp streptomycin Kết tạo Streptomycin sau dùng chủng chủ S.avermitilis Dùng S.avermitilis làm chủng chủ để sản xuất Cephamycin C • Biểu S avermitilis clavuligerus S clavuligerus gene clusterencoding β-lactam kháng sinh cephamycin C sinh tổng hợp • Thuốc kháng sinh β-lactam, bao gồm penicillin cephalosporin, lấy từ tripeptide tổng hợp synthetase nonribosomal peptide (NRPSs) • Các biến thể, SUKA17 (pCEF2), kiểm tra để tìm thấy điều kiện ni cấy thích hợp để hỗ trợ sản xuất cephamycin C Khả tạo Cephamycin C S.avermitilis đột biến gen Dùng S.avermitilis làm chủng chủ để sản xuất Pladienolide • Gen cluster sinh tổng hợp S.platensis Mer-11107 • Các chất chuyển hóa thứ cấp nội sinh chủ yếu S avermitilis hoang dã hợp chất polyketide (avermectins, lipid oligomycin), loại tổng hợp gen PKS • Sử dụng nhân tái tổ hợp BAC (pPLD30) mang cụm gen toàn 75-kb để tổng hợp pladienolit để đưa đường vào S avermtilis hoang dã SUKA5 cách liên hợp KẾT LUẬN • Ở điều kiện nhiệt độ cao đặc tính tăng trưởng S.avermitilis ổn định cao S.coelicolor A3 S.griseus • Việc tăng cường tính trạng ổn định mặt di truyền S avermitilis làm cho trở nên đặc biệt thích hợp nguồn sản xuất sản phẩm tự nhiên nội sinh nguồn sản xuất sản phẩm có nguồn gốc sinh học ngoại sinh • Tính khả thi việc sử dụng thiết bị S.avermitilis chủng chủ dị hợp tử biểu hiệu gen cluster nguyên vẹn cho trình sinh tổng hợp streptomycin cephamycin C cao chất chuyển hóa dòng gốc tạo ban đầu • Do đột biến nên S.avermitilis không sản sinh sản phẩm nội sinh nên suất sản phẩm thứ cấp ngoại sinh tăng cao Tài liệu tham khảo • QIU, Jingfan, et al Overexpression of the ABC transporter AvtAB increases avermectin production in Streptomyces avermitilis. Applied microbiology and biotechnology, 2011, 92.2: 337-345 • KOMATSU, Mamoru, et al Genome-minimized Streptomyces host for the heterologous expression of secondary metabolism. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2010, 107.6: 2646-2651 • Zhang, Mingzi M., et al "Engineering microbial hosts for production of bacterial natural products." Natural product reports33.8 (2016): 963-987  ... TRÌNH SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT SỬ DỤNG CÁC CHỦNG CHỦ BIỂU HIỆN SẢN PHẨM CỦA CHÍNH NĨ HOẶC SẢN PHẨM NGOẠI LAI ƯU ĐIỂM CHUNG CỦA SẢN PHẨM NGOẠI LAI TỪ CHỦNG CHỦ DỊ HỢP Ưu điểm • Việc sử dụng máy chủ. .. phép tối ưu hoá hiệu sản xuất • Chủng chủ dị hợp thiết kế để ổn định di truyền học, giúp đảm bảo hiệu suất sản xuất ổn định HẠN CHẾ CHUNG CỦA SẢN PHẨM NGOẠI LAI TỪ CHỦNG CHỦ DỊ HỢP Hạn chế •... thích hợp nguồn sản xuất sản phẩm tự nhiên nội sinh nguồn sản xuất sản phẩm có nguồn gốc sinh học ngoại sinh • Tính khả thi việc sử dụng thiết bị S.avermitilis chủng chủ dị hợp tử biểu hiệu gen