高產(chǎn)L-精氨酸菌株的基因組整合與表達(dá)調(diào)控研究，主要通過(guò)基因工程手段對(duì)相關(guān)基因進(jìn)行編輯、整合與表達(dá)調(diào)控，以解除反饋抑制，優(yōu)化代謝途徑，從而提高L-精氨酸產(chǎn)量，具體內(nèi)容如下：

一、基因組整合策略

關(guān)鍵基因整合：將鳥(niǎo)氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶編碼基因argJ整合到菌株基因組中，可增加L-精氨酸合成的前體物，促進(jìn)它的合成，例如在谷氨酸棒狀桿菌中敲除乳酸脫氫酶編碼基因ldh后，在該位點(diǎn)整合argJ，可減少乳酸副產(chǎn)物積累，使L-精氨酸產(chǎn)量提高。此外，乙酰谷氨酸激酶編碼基因argB也是關(guān)鍵整合基因，敲除谷氨酸分泌蛋白編碼基因 NCgl1221后，在該位點(diǎn)整合argB，能減弱L-谷氨酸的胞外分泌，增加前體物積累，進(jìn)而提高L-精氨酸產(chǎn)量。

代謝途徑相關(guān)基因整合：可將大腸桿菌來(lái)源的不受L-精氨酸反饋抑制的 argB 基因整合到谷氨酸棒桿菌基因組中，解除 L - 精氨酸對(duì)該酶的反饋抑制，增加 L-谷氨酸向L-精氨酸的代謝通量，提高其產(chǎn)量，還可通過(guò)下調(diào)葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶基因pgi的表達(dá)，迫使代謝流重定向到磷酸戊糖途徑（PPP途徑），提高胞內(nèi)NADPH水平，為L-精氨酸合成提供更多還原力，如將鈍齒棒桿菌中pgi的RBS替換為強(qiáng)度更弱的元件，可使其產(chǎn)量顯著提高。

二、表達(dá)調(diào)控機(jī)制

解除反饋抑制：L-精氨酸合成途徑中的argA、argB等多個(gè)基因，受阻遏蛋白ArgR和FarR的轉(zhuǎn)錄負(fù)調(diào)控。當(dāng)細(xì)胞中L-精氨酸濃度上升時(shí)，它們會(huì)結(jié)合到相應(yīng)基因的啟動(dòng)子區(qū)域，抑制基因轉(zhuǎn)錄，因此，敲除argR和FarR基因是提高其產(chǎn)量的關(guān)鍵策略之一，例如在谷氨酸棒桿菌中敲除這兩個(gè)基因后，L-精氨酸產(chǎn)量可顯著提高。另外，通過(guò)定向進(jìn)化獲得不與操縱序列結(jié)合的阻遏蛋白突變體，也能消除轉(zhuǎn)錄抑制。

關(guān)鍵酶基因表達(dá)調(diào)控：乙酰谷氨酸激酶是L-精氨酸合成的關(guān)鍵限速酶，可通過(guò)定點(diǎn)突變降低其對(duì)L-精氨酸的敏感性，如鈍齒棒桿菌中ArgB的E19Y等突變可緩解反饋抑制。同時(shí)，過(guò)表達(dá)與L-精氨酸合成相關(guān)的其他關(guān)鍵基因，如pntAB和ppnK基因，可調(diào)節(jié)關(guān)鍵輔酶，增加胞內(nèi)NADPH濃度，促進(jìn)其合成。

啟動(dòng)子調(diào)控：利用生長(zhǎng)期依賴型啟動(dòng)子（GPP）調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)，如調(diào)控 sucA 基因，使菌株在指數(shù)生長(zhǎng)期有足夠碳通量流向三羧酸循環(huán)（TCA 循環(huán)）以維持生長(zhǎng)，在穩(wěn)定期切換到低表達(dá)模式，引導(dǎo)更多碳通量生成L-精氨酸，從而優(yōu)化代謝流分配，提高其產(chǎn)量。

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