[发明专利]改造Rcs信号系统的克雷伯氏菌属细菌及其应用

说明书

本发明公开了改造Rcs信号系统的克雷伯氏菌属细菌及其应用。改造的克雷伯氏菌属细菌为高水平表达Rcs信号系统中转录调控蛋白RcsA基因或调控蛋白RcsB基因的细菌；或者，改造的克雷伯氏菌属细菌为失活Rcs信号系统中转录调控蛋白RcsA或调控蛋白RcsB的细菌。本发明中失活调控蛋白RcsA或调控蛋白RcsB的改造克雷伯氏菌属细菌能够提高外源DNA的转化效率；并且提高细菌生产1,3‑丙二醇和2,3‑丁二醇的产量。本发明中过表达转录调控蛋白RcsA或调控蛋白RcsB的改造克雷伯氏菌属细菌在利用葡萄糖为碳源进行发酵培养时，发酵液中胞外多糖的产量明显提高。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及改造的克雷伯氏菌属细菌及其在分子生物学操作、生产代谢产物等方面的应用。

背景技术

克雷伯氏菌属细菌(Klebsiella spp)是一类革兰氏阴性细菌在自然界中分布广泛，包括克雷伯氏肺炎杆菌(Klebsiella pneumonia)，克雷伯氏产酸杆菌(Klebsiellaoxytoca)和克雷伯氏变栖杆菌(Klebsiella variicola)。该菌属细菌具有生长旺盛、能利用多种碳源进行生长等特点。目前克雷伯氏菌属细菌主要作为1,3-丙二醇、2,3-丁二醇、2-酮基葡萄糖酸、乙偶姻等化学品的生产菌株，具有底物转化率高和产物终浓度高等优点。

在克雷伯氏菌属细菌的表面具有荚膜结构，荚膜可以提高细菌对不良环境的抵抗作用。同时荚膜的存在也使得DNA进入细胞的阻力增大，在分子生物学操作中降低DNA进入细胞的转化效率。荚膜对于菌株的工业应用也具有非常重要的影响，在发酵液中产生的荚膜多糖增加发酵液的粘度，使得发酵液在澄清处理中负担加重。在克雷伯氏菌属细菌中，荚膜多糖的合成和转运由cps基因簇编码相关蛋白来实现的，而cps基因簇的表达水平则会受到Rcs信号系统的调控。

Rcs(Regulator of capsule synthesis)磷酸化信号转导系统是一个多组分系统，在调节荚膜多糖(Capsular polysaccharide，Cps)与胞外多糖(Exopolysaccharide，Eps)合成时发挥着重要作用。Rcs信号通路中，主要包括四个蛋白：辅助蛋白RcsA、响应调控蛋白RcsB、跨膜传感激酶RcsC和磷酸转运蛋白RcsD。当细胞受到外来刺激后，跨膜传感激酶RcsC会发生自磷酸化，随后磷酸基团会在磷酸转运蛋白RcsD的帮助下转移到响应调控蛋白RcsB，从而激活蛋白RcsB。激活后的RcsB蛋白与RcsA蛋白形成RcsAB复合体后进而调控靶基因的表达；同时RcsB蛋白还具有一些其他功能，在没有辅助蛋白的参与下，可以单独地激活多种基因的转录，包括荚膜合成相关基因和膜蛋白等，并抑制鞭毛的合成。

发明内容

本发明的目的是，提供改造Rcs信号系统的克雷伯氏菌属细菌及其应用。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：

改造的克雷伯氏菌属细菌为过表达Rcs信号系统中转录调控蛋白Rc sA基因的细菌。

改造的克雷伯氏菌属细菌为过表达Rcs信号系统中调控蛋白RcsB基因的细菌。

改造的克雷伯氏属细菌为失活Rcs信号系统中转录调控蛋白RcsA或调控蛋白RcsB细菌。

所述蛋白RcsA是克雷伯氏菌属细菌里Rcs信号通路中的转录调控蛋白A，其编码基因的名称rcsA。其在克雷伯氏肺炎杆菌342(也称为克雷伯氏变栖杆菌)基因组(GeneBank：CP000964.1；NC_011283)中的基因阅读框如SEQ ID NO.1所示，氨基酸序列Genebank编号为(A CI11159.1)。所述蛋白RcsB是克雷伯氏菌属细菌里Rcs信号通路中的转录调控蛋白B，其编码基因名称rcsB。其在克雷伯氏肺炎杆菌342基因组中的基因阅读框如SEQ ID NO.2所示；其氨基酸序列编号为(ACI08132.1)。