استفاده از سیستم سنجش حد نصاب برای هماهنگی خودکار رشد اشریشیا کلی و بیوسنتز اسید لاکتیک

تولید بیش از حد متابولیت های مورد نظر معمولا رشد سلولی را قربانی می کند. در اینجا ما گزارش می کنیم که از سنجش حد نصاب (QS) می توان برای هماهنگ کردن رشد سلولی و تولید اسید لاکتیک در اشریشیا کلی استفاده کرد. مواد و روش ها ما دو سویه QS را مهندسی کردیم: یک سویه ژن های سنتز آسیل-هوموسرین لاکتون (AHL) ("ON")، سویه دیگر که هم ژن سنتز و هم ژن تخریب AHL (aiiA) را بیان می کند ("ON تا نیمه خاموش"). برای روشن شدن تاثیر سیستم QS بر تولید اسید لاکتیک، ژن D-لاکتات دهیدروژناز ldhA از ژنوم E. coli حذف شد و از پروتئین فلورسانس سبز تقویت شده (eGFP) به عنوان گزارشگر استفاده شد. نتایجدر مقایسه با سویه "ON"، سویه "روشن تا نیمه خاموش" رشد لاگ تاخیری و کاهش بیان egfp در فاز ساکن را نشان داد. هنگامی که egfp با ldhA برای تولید اسید لاکتیک جایگزین شد، در مقایسه با سویه نوع وحشی، سویه "روشن تا نیمه خاموش" به ترتیب ۲۳۱.۹٪ و ۱۱۷.۳٪ افزایش در تیتر D-لاکتیک اسید و بازده فضا-زمان نشان داد، در حالی که سویه "ON" به ترتیب ۸۳.۶٪، ۳۱٪ و ۳۶٪ افزایش در نرخ رشد، حداکثر OD۶۰۰، و نرخ مصرف گلوکز نشان داد. کمی Real-time PCR نشان داد که هم ldhA و هم ژن های سیستم فسفوترانسفراز در سویه «ON» با بیان بیش ازحد ldhA در مقایسه با سویه ای که فقط دارای سیستم QS است، تنظیم می شوند. علاوه بر این، سویه "ON" افزایش قابل توجهی در مصرف گلوکز پس از یک فاز تاخیر کوتاه نشان داد. در مقایسه با سویه مرجع حاوی تنها ژن ldhA در ناقل، هر دو سویه "ON" و "ON تا نیمه خاموش" هماهنگی بین رشد سلولی و تولید اسید لاکتیک D را نشان دادند. نتیجه گیری در مجموع می توان از QS برای هماهنگ کردن رشد میکروبی و تشکیل محصول استفاده کرد.