Экспрессия гетерологичной ФЕП-карбоксилазы в Methylococcus capsulatus MIR: влияние на ростовые характеристики и аминокислотный состав биомассы метанотрофа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Methylococcus capsulatus MIR – штамм метанотрофных бактерий, потенциально пригодный для использования в биотехнологии получения кормового белка и других продуктов с добавленной стоимостью из метана. Геномный анализ не выявил у Mc. capsulatus MIR известных путей С3-карбоксилирования, необходимых для восполнения интермедиатов цикла трикарбоновых кислот и полноценного функционирования метаболизма. Ген pepc, кодирующий ФЕП-карбоксилазу у Methylomonas rapida 12, вносили в клетки Mc. capsulatus MIR на плазмиде под контролем промотора средней силы. Экспрессия гетерологичной ФЕП-карбоксилазы в клетках рекомбинантного штамма привела к повышению содержания глутамата, глицина и лизина, однако не привела к увеличению скорости роста культуры. Таким образом, внесение гетерологичной ФЕП-карбоксилазы, осуществляющей реакцию С3-карбоксилирования, способствует повышению пищевой ценности биомассы метанотрофа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Ю. Бут

ФИЦ Биотехнологии РАН; ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: sergeybut20063@gmail.com

Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского; ИБФМ РАН

Россия, Москва, 119071; Московская обл., Пущино, 142290

О. Н. Розова

ФИЦ Биотехнологии РАН; ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”

Email: sergeybut20063@gmail.com

Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского; ИБФМ РАН

Россия, Москва, 119071; Московская обл., Пущино, 142290

С. В. Чистякова

ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”

Email: sergeybut20063@gmail.com

ИБФМ РАН

Россия, Московская обл., Пущино, 142290

Д. С. Потапова

Тульский государственный университет

Email: sergeybut20063@gmail.com
Россия, Тула, 300012

В. Н. Хмеленина

ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”

Email: sergeybut20063@gmail.com

ИБФМ РАН

Россия, Московская обл., Пущино, 142290

И. И. Мустахимов

ФИЦ Биотехнологии РАН; ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований РАН”

Email: sergeybut20063@gmail.com

Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского; ИБФМ РАН

Россия, Москва, 119071; Московская обл., Пущино, 142290

Список литературы

  1. Розова О. Н., Хмеленина В. Н., Мустахимов И. И., Бут С. Ю., Троценко Ю. А. Свойства рекомбинантного малик-фермента у аэробного метанотрофа Methylosinus trichosporium // Биохимия. 2019. T. 84. C. 532–539.
  2. Rozova O. N., Khmelenina V. N., Mustakhimov I. I., But S. Yu., Trotsenko Yu.A . Properties of malic enzyme from the aerobic methanotroph Methylosinus trichosporium // Biochemistry (Moscow). 2019. V. 84. Р. 390‒397.
  3. Хмеленина В. Н., Бесчастный А. П., Гаязов А. П., Троценко Ю. А. . Влияние пирофосфата на рост и метаболизм Methylomonas methanica // Микробиология. 1994. Т. 63. С. 188–193.
  4. B uch A., Archana G., Naresh Kumar G. Heterologous expression of phosphoenolpyruvate carboxylase enhances the phosphate solubilizing ability of fluorescent pseudomonads by altering the glucose catabolism to improve biomass yield // Bioresour Technol. 2010. V. 101. P. 679–687.
  5. But S. Y., Egorova S. V., Khmelenina V. N., Mustakhimov I. I. Malyl-CoA lyase provides glycine/glyoxylate synthesis in type I methanotroph // FEMS Microbiol. Lett. 2020. V. 367. Art. fnaa207.
  6. But S. Y., Egorova S. V., Khmelenina V. N., Trotsenko Y. A. Serine-glyoxylate aminotranferases from methanotrophs using different C1-assimilation pathways // Antonie van Leeuwenhoek. 2019. V. 112. P. 741–751.
  7. Hanson R., Hanson T. Methanotrophic bacteria // Microbiol. Rev. 1996. V. 60. P. 439–471.
  8. Henard C. A., Smith H., Dowe N., Kalyuzhnaya M. G., Pienkos P. T., Guarnieri M. T. Bioconversion of methane to lactate by an obligate methanotrophic bacterium // Sci. Rep. 2016. V. 6. Art. 21585.
  9. Koffas M. A.G., Jung G. Y., Stephanopoulos G. Engineering metabolism and product formation in Corynebacterium glutamicum by coordinated gene overexpression // Metab. Eng. 2003. V. 5. P. 32–41.
  10. Oshkin I. Y., Danilova O. V., But S. Y., Miroshnikov K. K., Suleimanov R. Z., Belova S. E., Tikhonova E. N., Kuznetsov N. N., Khmelenina V. N., Pimenov N. V., Dedysh S. N. Expanding characterized diversity and the pool of complete genome sequences of Methylococcus species, the bacteria of high environmental and biotechnological relevance // Front. Microbiol. 2021. V. 12. Art. 756830.
  11. Oshkin I. Y., Suleimanov R. Z., Khmelenina V. N., Mardanov A. V., Pimenov N. V. , Dedysh S. N. Complete genome sequence of Methylococcus capsulatus MIR, a methanotroph capable of growth on methanol // Microbiol. Resour. Announc. 2022. V. 11. Art. e0054222.
  12. Rumah B. L., Claxton Stevens B. H., Yeboah J. E., Stead C. E., Harding E. L., Minton N. P., Zhang Y. In vivo genome editing in type I and II methanotrophs using a CRISPR/Cas9 system // ACS Synth. Biol. 2023. V. 12. P. 544–554.
  13. Schaefer H., Mikaloff Fletcher S. E., Veidt C., Lassey K. R., Brailsford G. W., Bromley T. M., Dlugokencky E. J., Michel S. E., Miller J. B., Levin I., Lowe D. C., Martin R. J. , Vaughn B. H., White J. W.C. A 21 st -century shift from fossil-fuel to biogenic methane emissions indicated by 13 CH 4 // Science. 2016. V. 352. P. 80–84.
  14. Strong P. J., Kalyuzhnaya M., Silverman J., Clarke W. P. A methanotroph-based biorefinery: potential scenarios for generating multiple products from a single fermentation // Bioresour. Technol. 2016. V. 215. P. 314–323.
  15. Tollefson J . Scientists raise alarm over “dangerously fast” growth in atmospheric methane // Nature. 2022. https://doi.org/10.1038/d41586-022-00312-2

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кривые роста штаммов MIR/pAWP-Pphac (1) и MIR/pAWP-pepc (2).

Скачать (16KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Накопление аминокислот клетками штаммов MIR/pAWP-Pphac (1) и MIR/pAWP-pepc (2). Бары представляют стандартное отклонение для трех независимых экспериментов. Для определения статистической значимости различий использовали тест Стьюдента; *p < 0.05.

Скачать (18KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024