Использование рекомбинационной инженерии для прецизионного изменения структуры, уровня экспрессии и механизмов регуляции генов в хромосоме Escherichia coli тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.03, кандидат биологических наук Крылов, Александр Александрович

• Крылов, Александр Александрович
• кандидат биологических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Крылов, Александр Александрович

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность проблемы.

Цель и задачи работы.

Научная новизна и практическая значимость работы.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Рекомбинационная инженерия.

1.2 Применение инструментария рекомбинационной инженерии в метаболической инженерии.

1.2.1 Модификация структурной части гена.

1.2.2 Искусственная активация экспрессии генов.

1.2.3 Оптимизация экспрессии генов искусственных оперонов.

1.2.4 Искусственное снижение экспрессии генов.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1 Штаммы.

2.2 Плазмиды.

2.3 Среды.

2.4 Олигонуклеотиды.

2.5 Проведение ПЦР.

2.6 ПЦР тест для определения структуры грк.

2.7 ПЦР с обратной транскрипцией.

2.8 Генно-инженерные и микробиологические методики.

2.9 Р1 трансдукция.

2.10 Определение активностей ферментов в клеточных экстрактах.

2.11 Электропорация/(электротрансформация вектором рАН 162) клеток Е. соН.

2.12 11ео-зависимая интеграция фрагментов ДНК в бактериальную хромосому

2.13 ф80-зависимая интеграция фрагментов ДНК в бактериальную хромосому

2.14 Двумерный гель-электрофорез.

2.15 Определение концентрации аминокислот.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1 Red-зависимоб маркирование целевых локусов хромосомы.

3.1.1 Природа мутации rph-1 и поиск вариантов rpti"1.

3.1.2 Маркирование и трансдукция локуса rph-pyrEva TGI в MG1655.

3.1.3 Определение скорости роста штамма MG16552-1/77^].

3.2 Метаболически регулируемая активация экспрессии целевых генов.

3.2.1 Анализ параметров культивирования штамма DV269-2.

3.2.2 Конструирование pph0a/psts-arog4 методами рекомбинационной инженерии.

3.2.3 Характеристика новых штаммов DV269-2-[PPh0A/Psts-aroG4].

3.3 Повышение уровня экспрессии дистальных цистронов искусственных оперонов за счет эффекта трансляционного сопряжения.

3.3.1 Оценка эффективности экспрессии генов оперона Ptoc-,deai-aroG4-serA5.

3.3.2 Оптимизация экспрессии serA5 путем преобразования структуры оперона.

3.3.4 Оценка уровня экспрессии гена serA5 в трицистронном опероне.

3.3.5 Изучение влияния изменения уровня экспрессии serA5 на продукцию l-Trp.

3.4 Снижение уровня экспрессии генов за счет искусственно организованной встречной транскрипции.

3.4.1 Конструирование штаммов Е. coli для исследования эффектов встречной транскрипции.

3.4.2 Изучение конститутивного режима встречной транскрипции.

3.4.3 Изучение регулируемого снижение уровня экспрессии генаpykF.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Использование рекомбинационной инженерии для прецизионного изменения структуры, уровня экспрессии и механизмов регуляции генов в хромосоме Escherichia coli»

Актуальность проблемы. В настоящее время приоритетным для биотехнологии является конструирование бесплазмидных, безмаркерных бактериальных штаммов-продуцентов. Интеграция генов, кодирующих целевые ре-комбинантные белки или ферменты, катализирующие необходимые метаболические превращения, в хромосому коренным образом решает проблемы, связанные со стабильным наследованием целевых плазмид [Friehs, 2004] и их отрицательным влиянием на жизнеспособность клеток [Sauer, 2001; Brownlie и др., 1990], а также удовлетворяет законодательному запрету на использование в промышленности плазмидных штаммов-продуцентов в ряде стран. Смещение приоритета метаболической инженерии на бесплазмидные системы экспрессии целевых генов привело к необходимости адаптации классических и разработки новых молекулярно-биологических подходов конструирования на основе современного инструментария модификации хромосомы.

Escherichia coli является удобным микроорганизмом для разработки таких подходов. В настоящее время создан разнообразный генно-инженерный инструментарий для модификации хромосомы Е. coli. Например, метод Red/RecET-зависимой рекомбинационной инженерии (Recombination mediated genetic engineering = Recombineering) позволяет инактивировать целевые гены путем делеции «с сохранением открытой рамкихчитывания» гена-мишени, заменять регуляторные области и проводить сайт-специфический мутагенез кодирующих участков [Sawitzke и др., 2007]. Разработаны методы интеграции протяженных фрагментов ДНК в случайные [Ахвердян и др., 2007] и в строго определенные участки генома Е. coli [.Minaeva и др., 2008]. В тоже время штаммы Е. coli традиционно используют в биотехнологическом производстве в качестве промышленных продуцентов рекомбинантных белков, органических кислот, витаминов, этанола и аминокислот, а также относительно новых продуктов - бутанола, 1-3-пропандиола, лейкопина, полифенолов и растительных флаваноидов [Wendisch и др., 2006; Patnaik, 2008; Demain и Adrio, 2008]. Поэтому все разработанные на данном виде бактерий подходы конструирования приобретают практическую значимость. Необходимо также отметить, что многие из перечисленных методов, исходно разработанных для Е. coli, постепенно адаптируются для работы с другими микроорганизмами, такими как Salmonella [Husseiny и Hensel, 2005; Karlinsey, 2007], Shigella [Shi и др., 2003; Ranallo и др., 2006], Yersinia [Derbise и др., 2003; Lesic и др., 2004], Pseudomonas [Lesic и Rahme, 2008], Pantoea [Katashkina и dp, 2009]. Следовательно, разработка новых подходов оптимизации экспрессии генов в Е. coli позволяет надеяться на их будущую универсальность.

Цель и задачи работы. Диссертационная работа посвящена разработке новых молекулярно-биологических подходов прецизионного изменения структуры, уровня экспрессии и механизмов регуляции генов в хромосоме Escherichia coli на'основе рекомбинационной инженерии.

В ходе работы решались следующие задачи:

• прецизионная модификация локусов хромосомы Escherichia coli посредством применения Red-зависимой интеграции «вырезаемого» маркера;

• оптимизация экспрессии генов биосинтетических путей на поздних стадиях культивирования бактериальных штаммов путем использования метаболически регулируемых промоторов Pho регулона;

• разработка метода оптимизации экспрессии дистально расположенных цистронов в искусственных оперонах на основе TGATG-оверлаппонов;

• исследование возможности применения конвергентной транскрипции для эффективного подавления экспрессии целевых генов.

Научная новизна и практическая значимость работы. Показано, что ре-комбинационная инженерия позволяет прецизионно маркировать целевые генетические локусы, для удобства их переноса в другие штаммы, с последующим удалением маркера, тем самым, осуществлять конструирование штаммов, не содержащих генов устойчивости к антибиотикам.

Показано, что промоторы Pho регулона Е. coli, VphoA и VpstS, могут быть использованы для повышения уровня экспрессии целевого биосинтетического гена на поздних стадиях роста бактерий на комплексной среде с глюкозой, если растворимый неорганический фосфат является фактором ограничения роста биомассы.

Разработан метод оптимизации экспрессии дистально расположенных цистронов в искусственных оперонах посредством создания трансляционного сопряжения между цистронами.

Разработана модификация метода регулируемого подавления экспрессии генов путем организации встречной транскрипции, повышающая его эффективность за счет Rho-зависимой антитерминации.

Разработанные в ходе выполнения диссертации методы и подходы апробированы на модельных системах и успешно использованы в экспериментах по метаболической инженерии продуцентов аминокислот, имеющих значение для индустриальной биотехнологии.

Заключение диссертации по теме «Молекулярная биология», Крылов, Александр Александрович

выводы

На примере модификации хромосомы Е. coli MG 1655 и создания штаммов с улучшенными ростовыми характеристиками показано, что рекомбинацион-ная инженерия позволяет прецизионно маркировать целевые генетические локусы для удобства их трансдукции. В дальнейшем введенный селективный маркер может быть удален с помощью сайт-специфической рекомбинации, и, тем самым, осуществлено конструирование штаммов, не содержащих генов устойчивости к антибиотикам.

В результате конструирования новых штаммов продуцентов L-фенилаланина впервые в практике метаболической инженерии показано, что промоторы Pho регулона Е. coli, РpiwA и Р^^, могут быть использованы для повышения уровня экспрессии биосинтетического гена aroG4 и увеличения накопления аминокислоты на поздних стадиях культивирования клеток при росте бактерий на комплексной среде с глюкозой, когда исходно добавленный неорганический фосфат является фактором ограничения роста биомассы.

При оптимизации продуцента L-триптофана разработан и апробирован нот вый способ конструирования искусственных оперонов с трансляционно-сопряженными генами в бактериальной хромосоме. Метод включает конструирование in vitro оперона с эффективно транслируемым проксимальным цистроном; интеграцию оперона в хромосому Е. coli', модификацию оперона в хромосоме путем интеграции специального «переходника» с вырезаемым селективным маркером в межцистронную область с последующим удалением маркера.

На модели гена pykF Е coli, регуляторной области AiVOL, белка-регулятора CIts857 и анти-терминатора транскрипции ATmiG разработана новая стратегия регулируемого снижения уровня экспрессии целевого гена в результате организации с помощью рекомбинационной инженерии его конвергентной транскрипции, устойчивой к Rho-зависимой терминации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Крылов, Александр Александрович, 2010 год

1. Albert H., Dale EC., Lee E. h Ow DW. «Site-specific integration of DNA into wild-type and mutant lox sites placed in the plant genome» Plant J., 1995; 7:649-59.

2. Albrechtsen B., Ross BM., Squires C. h Squires CL. «Transcriptional termination sequence at the1 end of the Escherichia coli ribosomal RNA G operon: complex terminators and antitermination» Nucleic Acids Res., 1991; 19:1845-52.

3. Albrechtsen B., Squires CL., Li S. h Squires C. «Antitermination of characterized transcriptional terminators by the Escherichia coli rrnG leader region» JMolBiol., 1990;213:123-34.

4. Alper MD. h Ames BN. «Positive selection of mutants with deletions of the galchl region of the Salmonella chromosome as a screening procedure for mutagens that cause deletions» J. Bacteriol., 1975; 121:259-266.

5. Altier C. h Suyemoto M. «A recombinase-based selection of differentially expressed bacterial genes» Gene., 1999; 240:99-106.

6. Amundsen SK. h Smith GR. «Interchangeable parts of the Escherichia coli recombination machinery» Cell, 2003; 112(6):741-4.

7. Arraiano CM. h Maquat LE. «Post-transcriptional control of gene expression: effectors of mRNA decay» Mol. Microbiol, 2003; 49:267-276.

8. Baba T., h AP- «Construction of Escherichia coli K-12 in-frame, singlegene knockout mutants: the Keio collection» Mol Syst Biol., 2006; 2:2006.0008

9. Bailey JE. «Toward a science of metabolic engineering» Science, 1991; 252:1668-75.

10. Bhandari P. h Gowrishankar J. «An Escherichia coli host strain useful for efficient overproduction of cloned gene products with NaCl as the inducer» J Bacteriol., 1997; 179:4403-6.

11. Bikard D., Julie-Galau S., Cambray G. h Mazel D. «The synthetic integron: an in vivo genetic shuffling device» Nucleic Acids Res., 2010; 38:e 153.

12. Biskri L., Bouvier M., Guerrout A., Boisnard S. h Mazel D. «Comparative study of class 1 integron and Vibrio cholera superintegron integrase activities» J. Bacteriol., 2005; 187:1740-1750.

13. Blattner FR., h Ap. «The complete genome sequence of Escherichia coli K-12»Science, 1997; 277:1453-1474.

14. Bledig SA., Ramseier TM. h Saier MH Jr. «Frur mediates catabolite activation of pyruvate kinase (pykF) gene expression in Escherichia coli» J Bacteriol., 1996; 178:280-3.

15. Blomfield IC., Vaughn V., Rest RF. h Eisenstein BI. «Allelic exchange in Escherichia coli using the Bacillus subtilis sacB gene and a temperature sensitive pSCIOl replicon. « Mol. Microbiol., 1991; 5:1447-1457.

16. Bloor AE. h Cranenburgh MR. «An efficient method of selectable marker gene excision by Xer recombination for gene replacement in bacterial chromosomes» Appl. andEnviroment. Microbiol, 2006; 72:2520-2525.

17. Boberek JM., Stach J., Good L. «Genetic evidence for inhibition of bacterial division protein FtsZ by berberine», PLoS One, 2010; 5:e 13745

18. Bonekamp F., Clemmesen K., Karlström O. h Jensen KF. «Mechanism of UTP-modulated attenuation at the pyrE gene of Escherichia coli: an example of operon polarity control through the coupling of translation to transcription» EMBO J., 1984;3:2857-61.

19. Brantl S. «Antisense-RNA regulation and RNA interference» Biochim BiophysActa, 2002; 1575:15-25.

20. Brantl S. «Regulatory mechanisms employed by cis-encoded antisense RNAs» Curr Opin Microbiol., 2007; 10:102-9.

21. Brown S., Albrechtsen B., Pedersen S. h Klemm P. «Localization and regulation of the structural gene for transcription-termination factor rho of Escherichia coli» JMol Biol., 1982; 162:283-98.

22. Brownlie L., Stephenson JR. h Cole JA. «Effect of growth rate on plasmid maintenance by Escherichia coli HB101(pAT153)» J Gen Microbiol, 1990; 136(12):2471-80.

23. Buchholz F., Ringrose L., Angrand PO., Rossi F. h Stewart AF. «Different thermostabilities of FLP and Cre recombinases: implications for applied site-specific recombination» Nucleic Acids Res., 1996; 24:4256-62.

24. Capaldo FN., Barbour SD. «The role of the rec genes in the viability of Escherichia coli K12» Basic Life Sci. 1975; 5A:405-418

25. Cha RS., Zarbl H., Keohavong P. h Thilly WG. «Mismatch amplification mutation assay (MAMA): application to the c-H-ras gene» PCR Methods Appl., 1992;2:14-20.

26. Cherepanov PP. n Wackernagel W. «Gene disruption in Escherichia coli: TcR and KmR cassettes with the option of Flp-catalyzed excision of the antibiotic-resistance determinant» Gene, 1995; 158:9-14.

27. Copeland NG., Jenkins NA. h Court DL. «Recombineering: a powerful new tool for mouse functional genomics» Nat Rev, 2001; 2:769-779.

28. Costantino N. h Court DL. «Enhanced levels of A, Red-mediated recombinants in mismatch repair mutants» Proc. Natl. Acad. Sci. USA , 2003; 100:15748-15753.

29. Court DL., Sawitzke JA. h Thomason LC. «Genetic engineering using homologous recombination» Annu Rev Genet, 2002; 36:361-388.

30. Cox MM. h Lehman IR. «Enzymes of general recombination» Annu. Rev. Biochem., 1987; 56:229-262.

31. Cox RS 3rd, Surette MG. h Elowitz MB. «Programming gene expression with combinatorial promoters» Mol Syst Biol, 2007; 3:145.

32. Dabert P., Smith GR. «Gene replacement with linear DNA fragments in wild-type Escherichia coli: enchancement by Chi sites» Genetics. 1997; 145:877889

33. Dale EC. h Ow DW. «Gene transfer with subsequent removal of the selection gene from the host genome» 1991; 88:10558-10562.

34. Deana A. h Belasco JG. «Lost in translation: the influence of ribosomes on bacterial mRNA decay» Genes Dev., 2005; 19:2526-33.

35. Demain A.L., h Adrio J.L. «Contribution of microorganisms to industrial biology» Mol. Biotechnol., 2008; 38(l):41-55.

36. Derbise A., Lesic B., Dacheux D., Ghigo JM. h Carniel E. «A rapid and simple method for inactivating chromosomal genes in Yersinia» FEMS Immunol Med Microbiol., 2003; 38(2): 113-6.

37. Deuschle U., Kammerer W., Gentz R. u Bujard H. «Promoters of Escherichia colt a hierarchy of in vivo strength indicates alternate structures» EMBO J., 1986; 5: 2987-94.

38. Dohet C., Wagner R. h Radman M. Methyl-directed repair of frameshift mutations in heteroduplex DNA. , 1986; 83:3395-339.

39. Dornenburg JE., Devita AM., Palumbo MJ., Wade JT. «Widespread Antisense Transcription in Escherichia coli» MBio, 2010; 1(1) pii:e00024-10.

40. Doroshenko V., Airich L., Vitushkina M., Kolokolova A., Livshits V. h Mashko S. «YddG from Escherichia coli promotes export of aromatic amino acids» FEMS Microbiol Lett., 2007; 275:312-8.

41. Doroshenko VG., Shakulov RS., Kazakova SM., Kivero AD., Yampolskaya ТА. и Mashko SV. «Construction of an L-phenylalanine-producing tyrosine-prototrophic Escherichia coli strain using tyrA ssrA-like tagged alleles» BiotechnolLett., 2010; 32:1117-21.

42. Ehrt S., и др. «Controlling gene expression in mycobacteria with anhydrotetracycline and Tet repressor» Nucleic Acids Res., 2005; 33:e21.

43. El Karoui M., Amundsen SK., Dabert P., Gruss A. «Gene replacement with linear DNA in electroporated wild-type Escherichia coli» Nucleic Acids Res. 1999; 27(5):1296-9

44. Elledge SJ. и Davis RW. «Position and density effects on repression by stationary and mobile DNA-binding proteins» Genes Dev., 1989; 3:185-97.

45. Ellis HM., Yu D., DiTizio Т. и Court DL. «High efficiency mutagenesis, repair, and engineering of chromosomal DNA using single-stranded oligonucleotides» Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 2001; 98(12):6742-6746.

46. Epshtein V., Dutta D., Wade J. и Nudler E. «An allosteric mechanism of Rho-dependent transcription termination» Nature. ,2010; 463:245-9.

47. Farmer WR. и Liao JC. «Improving lycopene production in Escherichia coli by engineering metabolic control» Nat Biotechnol., 2000; 18:533-7.

48. Figge J., Wright C., Collins CJ., Roberts TM. и Livingston DM. «Stringent regulation of stably integrated chloramphenicol acetyl transferase genes by E. coli lac repressor in monkey cells» Cell, 1988; 52:713-22.

49. Frank DN. и Pace NR. «Ribonuclease P: unity and diversity in a tRNA processing ribozyme» Annu. Rev. Biochem., 1998; 67:153-180.

50. Friehs K., Plasmid copy number and plasmid stability. In: New Trends and Developments in Biochemical Engineering. Edited by Scheper TH. том 86. Berlin, Heidelberg: Springer, 2004, стр. 47-82

51. Gaal T., Bartlett MS., Ross W., Turnbough CL. Jr h Gourse RL. «Transcription regulation by initiating NTP concentration: rRNA synthesis in bacteria» Science., 1997; 278:2092-7.

52. Giladi H.; Igarashi K., Ishihama A. h Oppenheim AB. «Stimulation of the phage lambda pL promoter by integration host factor requires the carboxy terminus of the alpha-subunit of RNA polymerase» JMolBiol., 1992; 227:985-90.

53. Giladi H., Murakami K., Ishihama A. h Oppenheim AB. «Identification of an UP element within the IHF binding site at the PL1-PL2 tandem promoter of bacteriophage lambda» JMolBiol., 1996; 260:484-91.

54. Goldstein MA. h Doi RH. «Procaryotic promoters in biotechnology» Biotechnol. Annu. Rev., 1995; 1:105-128.

55. Gollub E., Zalkin H. h Sprinson DB. «Assay for 3-deoxy D-arabino-heptulosonic acid 7-phosphate synthase» Methods Enzymol, 1970; 17A:349-350.

56. Gottesman S., Roche E., Zhou Y. h Sauer RT. «The ClpXP and ClpAP proteases degrade proteins with carboxy-terminal peptide tails added by the SsrA-tagging system» Genes Dev. , 1998; 12:1338-1347.

57. Griffith KL. h Grossman AD. «Inducible protein degradation in Bacillus subtilis using heterologous peptide tags and adaptor proteins to target substrates to the protease ClpXP» Mol Microbiol. , 2008; 70:1012-25.

58. Grilly C., Strieker J., Pang WL., Bennett MR. h Hasty J. «A synthetic gene network for tuning protein degradation in Saccharomyces cerevisiae» Mol Syst Biol., 2007; 3:127.

59. Grindley NDF., Whiteson KL. h Rice PA. «Mechanisms of site-specific recombination» Annu. Rev. Biochem. , 2006; 75:567-605.

60. Hallet B. h Sherratt DJ. «Transposition and site-specific recombination: adapting DNA cut-and-past mechanism to a variety of genetic rearrangements» FEMS Microbiology Reviews, 1997; 21:157-178.

61. Hasan СМ. и Shimizu К. « Effect of temperature up-shift on fermentation and metabolic characteristics in view of gene expressions in Escherichia coli» Microb Cell Fact, 2008; 7:35.

62. Hengge-Aronis R. «Regulation of gene expression during entry into stationary phase» В Escherichia coli and Salmonella: cellular and molecular biology, создатель FC Neidhardt, 1497-1512. Washington: ASM, 1996.

63. Herbst В., Kneip S. и Bremer E. « pOSEX: vectors for osmotically controlled and finely tuned gene expression in Escherichia coli» Gene, 1994; 151:137-42.

64. Hsieh YJ. и Wanner BL. «Global regulation by the seven-component Pi signaling system» Curr Opin Microbiol., 2010; 13:198-203.

65. Huang LC., Wood EA. и Cox MM. «Convenient and reversible site-specific targeting of exogenous DNA into a bacterial chromosome by use of the FLP recombinase: the FLIRT system» JBacteriol, 1997; 179:6076-83.

66. Husseiny MI. и Hensel M. «Rapid method for the construction of Salmonella enterica Serovar Typhimurium vaccine carrier strains» Infect Immun., 2005; 73(3): 1598-605.

67. Hutchison CA. 3rd, Phillips S., Edgell MH., Gillam S., Jahnke P. и Smith M. «Mutagenesis at a specific position in a DNA sequence» J Biol Chem, 1978; 253:6551-60.

68. Jacob F., Perrin D., Sánchez С., Monod J. и Edelstein S. «The operon: a group of genes with expression coordinated by an operator» C.R.Acad. Sci. Paris , 1960; 250:1727-1729.

69. Jensen KF. «The Escherichia coli K-12 "wild types" W3110 and MGI655 have an rph frameshift mutation that leads to pyrimidine starvation due to low pyrE expression levels» J Bacteriol., 1993; 175:3401-7.

70. Jensen PR. h Hammer K. «Artificial promoters for metabolic optimization» BiotechnolBioeng., 1998; 58:191-5.

71. Ji Y., Yin D., Fox B., Holmes DJ., Payne D. h Rosenberg M. «Validation of antibacterial mechanism of action using regulated antisense RNA expression in Staphylococcus aureus» FEMS Microbiol Lett., 2004; 231:177-84.

72. Kammann M., Laufs J., Schell J. h Gronenborn B. «Rapid insertional mutagenesis of DNA by polymerase chain reaction (PCR)» Nucleic Acids Res, 1989; 17:5404.

73. Karlinsey JE. «lambda-Red genetic engineering in Salmonella enterica serovar Typhimurium» Methods Enzymol., 2007; 421:199-209.

74. Karu AE., Sakaki Y., Echols H. h Linn S. «The y protein specified by bacteriophage X. Structure and inhibitory activity for the RecBC enzyme of Escherichia coli» J. Biol. Chem., 1975; 250:7377-7387.

75. Kastelein RA., Berkhout B., van Duin J. «Opening the closed ribosome-binding site of the lysis cistron of bacteriophage MS2» Nature, 1983; 305:741-3

76. Katashkina JI., Hara Y., Golubeva LI., Andreeva IG., Kuvaeva TM. h Mashko SV. « Use of the lambda Red-recombineering method for genetic engineering of Pantoea ananatis» BMC Mol Biol, 2009; 10:34.

77. Kemmer C. h Neubauer P. «Antisense RNA based down-regulation of RNaseE in E. coli» Kemmer C, Neubauer P., 2006; 5:38.

78. Khosla C., Curtis JE., Bydalek P., Swartz JR. h Bailey JE. «Expression of recombinant proteins in Escherichia coli using an oxygenresponsive promoter» Biotechnology, 1990; 8:554-558.

79. Kikuchi Y., Tsujimoto K. h Kurahashi O. «Mutational analysis of the feedback sites of phenylalanine-sensitive 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase of Escherichia coli» Appl Environ Microbiol., 1997; 63:761-2.

80. Kim JY. h Cha HJ. «Down-regulation of acetate pathway through antisense strategy in Escherichia coli', improved foreign protein production» Biotechnol Bioeng., 2003; 83:841-53.

81. Kingsford CL., Ayanbule K. h Salzberg SL. «Rapid, accurate, computational discovery of Rho-independent transcription terminators illuminates their relationship to DNA uptake» Genome Biol., 2007; 8:R22.

82. Kolodner R., Hall SD. h Luisi-DeLuca C. «Homologous pairing proteins encoded by the Escherichia coli recE and recT genes» Mol. Microbiol, 1994; 11:2330.

83. Kornberg A. «Inorganic polyphosphate: toward making a forgotten polymer unforgettable» JBacteriol, 1995; 177:491-6.

84. Kurata H., Zhao Q., Okuda R. h Shimizu K. «Integration of enzyme activities into metabolic flux distributions by elementary mode analysis» BMC Syst Biol., 2007; 1:31.

85. Kuroda A. «A polyphosphate-lon protease complex in the adaptation of Escherichia coli to amino acid starvation» Biosci Biotechnol Biochem., 2006; 70:325-31.

86. Kuzminov A. «Recombinational repair of DNA damage in Escherichia coli and bacteriophage lambda» Microbiol Mol Biol Rev, 1999; 63(4):751-813.

87. Lacour S. h Landini P. «SigmaS-dependent gene expression at the onset of stationary phase in Escherichia coli: function of sigmaS-dependent genes and identification of their promoter sequences» JBacteriol., 2004; 186:7186-95.

88. Landy A. «Dynamic, structural, and regulatory aspects of lambda site-specific recombination» Annu Rev Biochem, 1989; 58:913-49.

89. Landy A. «Mechanistic and structural complexity in the site-specific recombination pathway of Int and FLP» Curr. Opin. Genet. Dev., 1993; 3:699-707.

90. Larson MH., Greenleaf WJ., Landick R. h Block SM. «Applied force reveals mechanistic and energetic details of transcription termination» Cell, 2008; 132:971-82.

91. Lee SK. h Keasling JD. «A propionate-inducible expression system for enteric bacteria» Appl Environ Microbiol., 2005; 71:6856-62.

92. Lesic B. h Rahme LG. «Use of the lambda Red recombinase system to rapidly generate mutants in Pseudomonas aeruginosa» BMC Mol Biol., 2008; 9:20.

93. Levchenko I., Seidel M., Sauer RT h Baker TA. «A specificity-enhancing factor for the ClpXP degradation machine» Science, 2000; 289:2354-2356.

94. Li SC., Squires CL. h Squires C. «Antitermination of E. coli rRNA transcription is caused by a control region segment containing lambda nut-like sequences» Cell, 1984; 38:851-60.

95. Liang S., Bipatnath M., Xu Y., Chen S., Dennis P., Ehrenberg M., Bremer H. «Activities of constitutive promoters in Escherichia coli» J Mol Biol., 1999; 292:19-37.

96. Lloyd RG. h Buckman C. «Identification and genetic analysis of sbcC mutations in commonly used recBC sbcB strains of Escherichia coli K-12» J. Bacteriology. 1985; 164:836-844

97. Lovett ST., Hurley RL., Sutera VA. Jr., Aubuchon RH. h Lebedeva MA. «Crossing over between regions of limited homology in Escherichia coli. RecA-dependent and RecA-independent pathways» Genetics, 2002; 160(3):851-9.

98. Lusetti SL. h Cox MM. «The bacterial RecA protein and the recombinational DNA repair of stalled replication forks» Annu Rev Biochem, 2002; 71:71-100.

99. Makrides SC. «Strategies for achieving high-level expression of genes in Escherichia coli» Microbiol Rev, 1996; 60:512-538.

100. Malcovati M. h Valentini G. «AMP- and fructose 1,6-bisphosphate-activated pyruvate kinases from Escherichia coli» Methods Enzymol, 1982; 90 Pt E: 170-9.

101. Maresca M., Erler A., Fu J., Friedrich A., Zhang Y. h Stewart AF. «Single-stranded heteroduplex intermediates in lambda Red homologous recombination» BMC Mol Biol, 2010; 11:54.

102. Mashko SV., h flp. «TGATG vector: a new expression system for cloned foreign genes in Escherichia coli cells» Gene, 1990; 88:121—126.

103. Masuda K., h Ap. «Efficient production of the C-terminal domain of secretory leukoprotease inhibitor as a thrombin-cleavable fusion protein in Escherichia coli» Protein Eng., 1996; 9:101-6.

104. McGinness KE., Baker TA. h Sauer RT. «Engineering controllable protein degradation» Mol Cell, 2006; 22:701-7.

105. Miksch G., h pjp. «Libraries of synthetic stationary-phase and stress promoters as a tool for fine-tuning of expression of recombinant proteins in Escherichia coli» JBiotechnol., 2005; 120:25-37.

106. Modrich P. h Lahue R. «Mismatch repair in replication fidelity, genetic recombination, and cancer biology» Annu Rev Biochem, 1996; 65:101-33.

107. Morita M., h flp. «Development and validation of a mismatch amplification mutation PCR assay to monitor the dissemination of an emerging variant of Vibrio cholerae Ol biotype El Tor» Microbiol Immunol., 2008; 52:314-7.

108. Murphy KC. «X Gam protein inhibits the helicase and chi-stimulated recombination activities of Escherichia coli RecBCD enzyme» J. Bacteriol, 1991; 173:5808-5821.

109. Murphy KC. «Use of bacteriophage X recombination functions to promote gene replacement in Escherichia coli» J Bacteriol, 1998; 180:2063-2071.

110. Murphy KC., Campellone KG. h Poteete AR. «PCR-mediated gene replacement in Escherichia coli» Gene, 2000; 246:321-330.

111. Murphy KC. h Marinus MG. «RecA-independent single-stranded DNA oligonucleotide-mediated mutagenesis» F1000 Biol Rep. , 2010; 2:56.

112. Muyrers JPP., Zhang Y., Testa G. h Stewart AF. «Rapid modification of bacterial artificial chromosomes by ET-recombination» Nucleic Acids Res, 1999; 27:1555-1557.

113. Nakagawa Y., Yugi K., Tsuge K., Itaya M., Yanagawa H. h Sakakibara Y. «Operon structure optimization by random self-assembly» Nat Comput., 2010; 9:173-181.

114. Nakashima N., Tamura T. h Good L. «Paired termini stabilize antisense RNAs and enhance conditional gene silencing in Escherichia coli» Nucleic Acids Res, 2006; 34:el38.

115. Nash HA. «Site-specific recombination: integration, excision, resolution, and inversion of defined DNA segments. In Escherichia coli and Salmonella typhimurium:CQ\\u\av and Modular Biology» 1996; 2:2363-2376.

116. Nielsen PE., Engholm M., Berg RH., Buchardt O. «Sequence-selective recognition of DNA by strand displacement with a thymine-substituted polyamide» Science, 1991; 254:1497-500.

117. Nishizaki T., Tsuge K., Itaya M., Doi N. h Yanagawa H. «Metabolic engineering of carotenoid biosynthesis in Escherichia coli by ordered gene assembly in Bacillus subtilis» Appl Environ Microbiol., 2007; 73:1355-61.

118. Oka T., h /ip. «Synthesis and secretion of human epidermal growth factor by Escherichia coli» Proc Natl Acad Sci USA, 1985; 82:7212-7216.

119. Oppenheim DS. h Yanofsky C. «Translational coupling during expression of the tryptophan operon of Escherichia coli» Genetics., 1980; 95:78595.

120. Oxer MD., Bentley CM., Doyle JG., Peakman TC., Charles IG. h Mako IJ. «High level heterologous expression in E. coli using the anaerobically-activated nirB promoter» Nucleic Acids Res, 1991; 19:2889-2892.

121. Patnaik R. «Engineering complex phenotypes in industrial strains» Biotechnol. Prog., 2008; 24(1 ):38-47.

122. Peredelchuk MY. h Bennett GN. «A method for construction of E. coli strains with multiple DNA insertions in the chromosome» Gene., 1997; 187:231-8.

123. Pestka S., Daugherty BL., Jung V., Hotta K., Pestka RK. «Anti-mRNA: specific inhibition of translation of single mRNA molecules» Proc Natl Acad Sci USA, 1984; 81:7525-8

124. Pfleger BF., Pitera DJ., Smolke CD. h Keasling JD. «Combinatorial engineering of intergenic regions in operons tunes expression of multiple genes» Nat Biotechnol., 2006; 24:1027-32.

125. Pittard AJ. «Biosynthesis of the aromatic amino acids» В Escherichia coli and Salmonella: cellular and molecular biology, создатель FC Neidhardt, 458484. Washington, DC: ASM, 1996.

126. Ponce E., Flores N., Martinez A., Valle F. и Bolívar F. «Cloning of the two pyruvate kinase isoenzyme structural genes from Escherichia coli: the relative roles of these enzymes in pyruvate biosynthesis» J Bacterioi, 1995; 177:5719-22.

127. Poteete AR. «What makes the bacteriophage lambda Red system useful for genetic engineering: molecular mechanism and biological function» FEMS Microbiol Lett. ,2001; 201:9-14.

128. Poulsen P., Bonekamp F., Jensen KF. «Structure of the Escherichia coli pyre operon and control of pyre expression by a UTP modulated intercistronic attenuation» EMBO J., 1984; 3:1783-90.

129. Ptashne M. A Genetic Switch. Cambridge: Blackwell Scientific Publications, 1992.

130. Rabilloud T. Proteome research : Two dimensional gel electrophoresis and identification methods (principals and methods). N.Y.: Springer, 2000.

131. Radding CM. «Homologous pairing and strand exchange in genetic recombination» Annu. Rev. Genet., 1982; 16:405-437.

132. Ranallo RT., Barnoy S., Thakkar S., Urick Т. и Venkatesan MM. «Developing live Shigella vaccines using lambda Red recombineering» FEMS Immunol Med Microbiol., 2006; 47(3):462-9.

133. Reuter JS. и Mathews DH. «RNAstructure: software for RNA secondary structure prediction and analysis» BMC Bioinformatics., 2010; 11:129.

134. Reyrat JM., Pelicic V., Gicquel В. и Rappuoli R. «Counterselectable markers: untapped tools for bacterial genetics and pathogenesis» Infect Immun. , 1998; 66:4011-7.

135. Russell CB., Thaler DS., Dahlquist FW. «Chromosomal transformation of Escherichia coli recD strains with linearized plasmids». J. Bacteriology. 1989; 171:2609-2613

136. Saiki RK., h ^p. «Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequences and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia» Science, 1985;230:1350-4.

137. Salmon K., Hung SP., Mekjian K., Baldi P., Hatfield GW. h Gunsalus RP. «Global gene' expression profiling in Escherichia coli K12. The effects of oxygen availability and FNR »J Biol Chem., 2003; 278:29837-55.

138. Sambrook J. h Russel DW. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3d edition. CSHL Press, 2001.

139. Sauer U. «Evolutionary engineering of industrially important microbial phenotypes», Adv Biochem Eng Biotechnol. 2001; 73:129-69.

140. Sawers G. h Bock A. «Novel transcriptional control of the pyruvate formate-lyase gene: upstream regulatory sequences and multiple promoters regulate anaerobic expression» J Bacteriol, 1989; 171:2485-98.

141. Sawers G. h Jarsch M. «Alternative regulation principles for the production of recombinant proteins in Escherichia coli» Appl Microbiol Biotechnol., 1996; 46:1-9.

142. Sawitzke JA., Thomason LC., Costantino N., Bubunenko M., Datta S., h Court DL. «Recombineering: in vivo genetic engineering in E. coli, S. enterica, and beyond» Methods Enzymol, 2007; 421:171-199.

143. Schoner BE., Hsiung HM., Belagaje RM., Mayne NG. h Schoner RG. «Role of mRNA translational efficiency in bovine growth hormone expression in Escherichia coli» Proc Natl Acad Sci USA., 1984; 81:5403-7.

144. Schroeckh V., Wenderoth R., Kujau M., Knupfer U. h Riesenberg D. «The use of elements of the E. coli Ntr-system for the design of an optimizedrecombinant expression system for high cell density cultivations» J Biotechnol. , 1999; 75:241-50.

145. Sharan SK., Thomason LC., Kuznetsov SG. h Court DL. «Recombineering: a homologous recombination-based method of geneticengineering» NatProtoc., 2009; 4:206-23.

146. Shaw WV. «Chloramphenicol acetyltransferase from chloramphenicol-resistant bacteria» Meth Enzymol, 1975; 43:737-755.

147. Shearwin KE., Callen BP. h Egan JB. «Transcriptional interference—a crash course» Trends Genet., 2005; 21:339-45.

148. Shen N. h ^p. «Inactivation of expression of several genes in a variety of bacterial species by EGS technology» Proc Natl Acad Sci USA, 2009; 106:8163-8

149. Shi ZX., h Ap. «Identification of alkA gene related to virulence of Shigella flexneri 2a by mutational analysis» World J Gastroenterol., 2003; 9(12):2720-5.

150. Shimada T., Makinoshima H., Ogawa Y., Miki T., Maeda M. h Ishihama A. «Classification and strength measurement of stationary-phase promoters by use of a newly developed promoter cloning vector» J Bacteriol., 2004; 186:7112-22.

151. Shirakawa M., Tsurimoto T. h Matsubara K. «Plasmid vectors designed for high-efficiency expression controlled by the portable recA promoter-operator of Escherichia coli» Gene, 1984; 28:127-32.

152. Siddiquee KA., Arauzo-Bravo MJ. n Shimizu K. «Effect of a pyruvate kinase (pykF-gene) knockout mutation on the control of gene expression and metabolic fluxes in Escherichia coli» FEMSMicrobiol Lett., 2004; 235:25-33.

153. Simpson RJ. h Davidson BE. «Studies on 3-deoxy-D-arabinoheptulosonate-7-phosphate synthetase(phe)from Escherichia coli K12. 2. Kinetic properties» Eur JBiochem., 1976; 70:501-7.

154. Singer M., h ffp. «A collection of strains containing genetically linked alternating antibiotic resistance elements for genetic mapping of Escherichia coli» Microbiol Rev., 1989; 53:1-24.

155. Singleton MR., Dillingham MS., Gaudier M., Kowalczykowski SC. h Wigley DB. «Crystal structure of RecBCD enzyme reveals a machine for processing DNA breaks» Nature, 2004; 432:187-93.

156. Smith GR. «Homologous recombination in procaryores» Microbiological reviews, 1988; 52(1): 1-28."

157. Smolke CD., Carrier TA. h Keasling JD. «Coordinated, differential expression of two genes through directed mRNA cleavage and stabilization by secondary structures»^/?/?/. Environ. Microbiol., 2000; 66:5399-5405.

158. Smolke CD. h Keasling JD. «Effect of gene location, mRNA secondary structures, and RNase sites on expression of two genes in an engineered operon» Biotechnol Bioeng., 2002; 80:762-76.

159. Sneppen K., Pedersen S., Krishna S., Dodd I. h Semsey S. «Economy of operon formation: cotranscription minimizes shortfall in protein complexes» MBio, 2010; pii:e00177-10.

160. Soupene E., h ^p. «Physiological studies of Escherichia coli strain MG1655: growth defects and apparent cross-regulation of gene expression» J Bacteriol., 2003; 185:5611-26.

161. Spira B., Silberstein N. h Yagil E. «Guanosine 3',5'-bispyrophosphate (ppGpp) synthesis in cells of Escherichia coli starved for Pi» J Bacteriol., 1995; 177:4053-8.

162. Stefan A., Tonelli A., Schwarz F., Hochkoeppler A., «Artificial antisense RNAs silence lacZ in E. coli by decreasing target mRNA concentration» BMB Rep., 2008;41:568-74.

163. Stent GS. Molecular genetics an introductory narrative, S.F.:Free-man&Co, 1971.

164. Stephanopoulos GN., Aristidou AA. h Nielsen J. «Metabolic Engineering: Principles and Methodologies» 1998.

165. Studier FW., Rosenberg AH., Dunn JJ. h Dubendorff JW. «Use of T7 RNA polymerase to direct expression of cloned genes» Methods Enzymol., 1990; 185:60-89.

166. Studier FW. «Protein production by auto-induction in high density shaking cultures» Protein Expr Purif., 2005; 41:207-34.

167. Su SS., Lahue RS., Au KG. h Modrich P. «Mispair specificity of methyldirected DNA mismatch correction in vitro» J. Biol. Chem., 1988; 263:68296835.

168. Su T-Z;, Schweizer H. h Oxender DL. «A novel phosphate-regulated expression vector in Escherichia coli» Gene, 1990; 90:129-133.

169. Taschner NP., Yagil E. h Spira B. «The effect of IHF on sigmaS selectivity of the phoA and pst promoters of Escherichia coli» Arch Microbiol., 2006; 185:234-7.

170. Taylor A., h «High-level expression and purification of mature HIV-1 protease in Escherichia coli under control of the araBAD promoter» Appl Microbiol Biotechnol., 1992; 37:205-10.

171. Tchurikov NA., Chistyakova LG., Zavilgelsky GB., Manukhov IV., Chernov BK., Golova YB. «Gene-specific silencing by expression of parallel complementary RNA in Escherichia coli», J Biol Chem., 2000; 275:26523-9

172. Thaler DS., h «Recombination of bacteriophage lambda in recD mutants of Escherichia coli» Genome, 1989; 31(l):53-67.

173. Tsuge К., Matsui К. и Itaya М. «One step assembly of multiple DNA fragments with a designed order and orientation in Bacillus subtilis plasmid» Nucleic Acids Res , 2003; 31:el33.

174. Wang HH., и др. «Programming cells by multiplex genome engineering and accelerated evolution» Nature, 2009; 460:894-8.

175. Wang ZW., Law WS. и Chao YP. «Improvement of the thermoregulated T7 expression system by using the heat-sensitive lacl» Biotechnol Prog., 2004; 20:1352-8.

176. Wanner BL. «Gene regulation by phosphate in enteric bacteria» J Cell Biochem, 1993; 57:47-54.

177. Wanner BL. «Phosphorus assimilation and8 control of the phosphate regulon» В Escherichia coli and Salmonella typhimurium Cellular and Molecular Biology, создатель FC Neidhardt, 1357-1381. Washington, DC: ASM Press, 1996.

178. Wendisch VF., Bott M. и Eikmanns J. «Metabolic engineering of Escherichia coli arid Corynebacterium glutamicum for biotechnological production of organic ас-ids and amino acid» Curr. Opin. Microbiol, 2006; 9(3):268-274.

179. Wich G., Leinfelder W. и Beckman K. «Microorganisms for the production of tryptophan and process for the preparation thereof». United States Патент 6180373, 2001.

180. Wong QN., Ng VC., Lin MC., Kung HF., Chan D. и Huang JD. «Efficient and seamless DNA recombineering using a thymidylate synthase A selection system in Escherichia coli» Nucleic Acids Res., 2005; 33:e59.

181. Wülfing С. и Plückthun А. «А versatile and highly repressible Escherichia coli expression system based on invertible promoters: expression of a gene encoding a toxic product» Gene, 1993; 136:199-203.

182. Xu Y., Rosenkranz S., Weng CL., Scharer JM., Moo-Young M. и Chou CP. «Characterization of the T7 promoter system for expressing penicillin acylase in Escherichia coli» Appl Microbiol Biotechnoi, 2006; 72:529-36.

183. Yang Y. и Sharan SK. «А simple two-step, "hit and fix" method to generate subtle mutations in BACs using short denatured PCR fragments» Nucleic Acids Res., 2003; 31:e80.

184. Yoo JH. и RajBhandary UL. «Requirements for translation re-initiation in Escherichia coli: roles of initiator tRNA and initiation factors IF2 and IF3» Mol Microbiol., 2008; 67:1012-26.

185. Yu D., Ellis HM., Lee EC., Jenkins NA., Copeland NG., Court DL. «An efficient recombination system for chromosome engineering in Escherichia coli». Proc Natl Acad Sei USA., 2000; 97:5978-83.

186. Zaman MM., Boles TC. «Plasmid recombination by the RecBCD pathway of Escherichiacoli» J. Bacteriology., 1996; 178(13):3840-3845.

187. Zhan J., Ding В., Ma R., Ma X., Su X., Zhao Y., Liu Z., Wu J., Liu H. «Develop reusable and combinable designs for transcriptional logic gates». Mol Syst Biol, 2010; 6:388.

188. Zhang Y., Buchholz F., Muyrers JP. и Stewart AF. «А new logic for DNA engineering using recombination in Escherichia coli» Nat Genet, 1998; 20(2):123-128.

189. Zhao X., Shen W., Ben P., Kong Y., Cao H. и Cui Z. «А loop-controlled rrnB PI promoter for high-level expression of heterologous proteins in Escherichia coli» Biotechnoi Lett., 2010; Epub ahead of print.

190. Каташкина Ж.И., Скороходова А.Ю., Зименков Д.В., и др. «Направленное изменение уровня экспрессии генов в бактериальной хромосоме» Молекул. Биол., 2005; 39:823-31.

191. Машко C.B., Лапидус А.Л., Лебедева М.И., и др. «Достижение высокоэффективной экспрессии клонированных генов путем конструирования гибридных оперонов» Докл. АН СССР, 1984; 278:1491-1496.

192. Миллер Дж. Эксперименты в молекулярной генетике. Москва: Мир,1976.

193. Патрушев Л.И. Экспрессия генов, Москва: Наука, 2000.