在发酵中，大肠杆菌由于生长速度快，培养条件易于达到，及其对发酵工业的高适应性常被用于宿主细胞，但微生物污染和噬菌体感染仍然是需要解决的致命威胁。近期，来自华南理工大学的研究者通过同时引入氮和磷（N＆P）代谢途径以及CRISPR/Cas9系统，成功构建了抗微生物污染和噬菌体感染的大肠杆菌BL21（DE3）菌株，相关研究发表于BiotechnologyandBioengineering：MetabolicEngineeringofaRobustEscherichiacoliStrainwithaDualProtectionSystem。
首先，通过质粒分别引入异源基因fmdA和ptxD，构建新的N＆P代谢途径，使大肠杆菌BL21（DE3）可以表达甲酰胺酶和亚磷酸盐脱氢酶，从而使大肠杆菌BL21（DE3）能够分别在甲酰胺和亚磷酸盐作为氮源和磷源的营养缺陷型MOPS培养基中生长细胞。通过寻求最佳两基因共表达方法，该菌株还允许异源蛋白质（例如GFP和几丁质酶）的有效表达，而易污染的细菌或酵母在该培养基中几乎不能存活。之后，通过引入靶向T7噬菌体基因组上6个功能蛋白编码基因的不同pTargetF-N20和pCas质粒，引入CRISPR/Cas9系统进一步增强对噬菌体的抗性，并通过在pTargetF-N20上用强启动子BBa_J表达减少Cas9的毒性以减少脱靶。其中，靶向其中1个功能蛋白编码基因的pTargetF-N20-1效率达%。所得菌株能够在T7噬菌体浓度高达2×PFU/ml的情况下生长并产生GFP，产率高达30μg/（CFU），明显优于常规基因工程大肠杆菌。因此，这种新设计的强大的大肠杆菌BL21（DE3）菌株在工业发酵中具有很大的未来应用潜力。
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