Periplasmic stress contributes to a trade-off between protein secretion and cell growth in Escherichia coli Nissle 1917.
Periplasmic stress contributes to a trade-off between protein secretion and cell growth in Escherichia coli Nissle 1917.
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在大肠杆菌Nissle 1917中，质周应激有助于蛋白质分泌和细胞生长之间的权衡。
DOI：
10.1093/synbio/ysad013
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发表时间：
2023
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最大化蛋白质分泌是工程生命系统设计的一个重要目标。在本文中，我们描述了大肠杆菌Nissle 1917的卷曲生物膜分泌系统中细胞生长和细胞蛋白分泌之间的权衡。通过24小时连续生长和蛋白质产量监测的初步表征证实，在高诱导下生长速率降低，导致中间诱导时总蛋白质产量达到局部最大值。终点碘化丙啶（PI）染色表明细胞死亡是细胞生长减少的主要原因。通过对内外膜分泌标签组合构建的变异进行分析，我们发现高产时生长减少是与外膜分泌介导的周质应激和含有外膜运输标签的蛋白的周质积累相关的分泌变异所特有的。RNA测序实验表明，在高分泌变异中，已知的质周应激反应基因上调，进一步暗示了生长-分泌权衡中的质周应激。总的来说，这些结果激发了优化总蛋白产量和分泌工程生命系统寿命的其他策略
Maximizing protein secretion is an important target in the design of engineered living systems. In this paper, we characterize a trade-off between cell growth and per-cell protein secretion in the curli biofilm secretion system of Escherichia coli Nissle 1917. Initial characterization using 24-h continuous growth and protein production monitoring confirms decreased growth rates at high induction, leading to a local maximum in total protein production at intermediate induction. Propidium iodide (PI) staining at the endpoint indicates that cellular death is a dominant cause of growth reduction. Assaying variants with combinatorial constructs of inner and outer membrane secretion tags, we find that diminished growth at high production is specific to secretory variants associated with periplasmic stress mediated by outer membrane secretion and periplasmic accumulation of protein containing the outer membrane transport tag. RNA sequencing experiments indicate upregulation of known periplasmic stress response genes in the highly secreting variant, further implicating periplasmic stress in the growth–secretion trade-off. Overall, these results motivate additional strategies for optimizing total protein production and longevity of secretory engineered living systems Graphical Abstract
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影响因子：
14.9
作者：
Espah Borujeni A;Cetnar D;Farasat I;Smith A;Lundgren N;Salis HM
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Salis HM
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3.7
作者：
Green ER;Mecsas J
通讯作者：
Mecsas J
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作者：
Gibson, Daniel G.;Young, Lei;Smith, Hamilton O.
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Smith, Hamilton O.
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作者：
Robinson, LS;Ashman, EM;Chapman, MR
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Pédelacq, JD;Cabantous, S;Waldo, GS
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Waldo, GS