Development of an electrotransformation protocol for genetic manipulation of Clostridium pasteurianum
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Reducing the production cost of, and increasing revenues from, industrial biofuels will greatly facilitate their proliferation and co-integration with fossil fuels. The cost of feedstock is the largest cost in most fermentation bioprocesses and therefore represents an important target for cost reduction. Meanwhile, the biorefinery concept advocates revenue growth through complete utilization of by-products generated during biofuel production. Taken together, the production of biofuels from low-cost crude glycerol, available in oversupply as a by-product of bioethanol production, in the form of thin stillage, and biodiesel production, embodies a remarkable opportunity to advance affordable biofuel development. However, few bacterial species possess the natural capacity to convert glycerol as a sole source of carbon and energy into value-added bioproducts. Of particular interest is the anaerobe Clostridium pasteurianum, the only microorganism known to convert glycerol alone directly into butanol, which currently holds immense promise as a high-energy biofuel and bulk chemical. Unfortunately, genetic and metabolic engineering of C. pasteurianum has been fundamentally impeded due to lack of an efficient method for deoxyribonucleic acid (DNA) transfer. RESULTS: This work reports the development of an electrotransformation protocol permitting high-level DNA transfer to C. pasteurianum ATCC 6013 together with accompanying selection markers and vector components. The CpaAI restriction-modification system was found to be a major barrier to DNA delivery into C. pasteurianum which we overcame by in vivo methylation of the recognition site (5'-CGCG-3') using the M.FnuDII methyltransferase. With proper selection of the replication origin and antibiotic-resistance marker, we initially electroporated methylated DNA into C. pasteurianum at a low efficiency of 2.4 × 101 transformants μg-1 DNA by utilizing conditions common to other clostridial electroporations. Systematic investigation of various parameters involved in the cell growth, washing and pulse delivery, and outgrowth phases of the electrotransformation procedure significantly elevated the electrotransformation efficiency, up to 7.5 × 104 transformants μg-1 DNA, an increase of approximately three order of magnitude. Key factors affecting the electrotransformation efficiency include cell-wall-weakening using glycine, ethanol-mediated membrane solubilization, field strength of the electric pulse, and sucrose osmoprotection. CONCLUSIONS: C. pasteurianum ATCC 6013 can be electrotransformed at a high efficiency using appropriately methylated plasmid DNA. The electrotransformation method and tools reported here should promote extensive genetic manipulation and metabolic engineering of this biotechnologically important bacterium.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».