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저자정보
Shi Yunpeng (School of Biotechnology and Key Laboratory of Industrial Biotechnology of Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, P.R. China) Cao Wenyan (School of Biotechnology and Key Laboratory of Industrial Biotechnology of Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, P.R. China) Zheng Zhiping (School of Biotechnology and Key Laboratory of Industrial Biotechnology of Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, P.R. China) Xu Sha (School of Biotechnology and Key Laboratory of Industrial Biotechnology of Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, P.R. China) Chai Lijuan (School of Biotechnology and Key Laboratory of Industrial Biotechnology of Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, P.R. China) Zhou Shenghu (School of Biotechnology and Key Laboratory of Industrial Biotechnology of Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, P.R. China) Deng Yu (School of Biotechnology and Key Laboratory of Industrial Biotechnology of Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, P.R. China)
저널정보
한국미생물생명공학회 Journal of Microbiology and Biotechnology Journal of Microbiology and Biotechnology Vol.34 No.9
발행연도
2024.9
수록면
1,826 - 1,835 (10page)
DOI
10.4014/jmb.2402.02041

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Paracoccus denitrificans has been identified as a representative strain with heterotrophic nitrificationaerobic denitrification capabilities (HN-AD), and demonstrates strong denitrification proficiency. Previously, we isolated the DYTN-1 strain from activated sludge, and it has showcased remarkable nitrogen removal abilities and genetic editability, which positions P. denitrificans DYTN-1 as a promising chassis cell for synthetic biology engineering, with versatile pollutant degradation capabilities. However, the strain’s low stability in plasmid conjugation transfer efficiency (PCTE) hampers gene editing efficacy, and is attributed to its restriction modification system (R-M system). To overcome this limitation, we characterized the R-M system in P. denitrificans DYTN-1 and identified a DNA endonuclease and 13 DNA methylases, with the DNA endonuclease identified as HNH endonuclease. Subsequently, we developed a plasmid artificial modification approach to enhance conjugation transfer efficiency, which resulted in a remarkable 44-fold improvement in single colony production. This was accompanied by an increase in the frequency of positive colonies from 33.3% to 100%. Simultaneously, we cloned, expressed, and characterized the speculative HNH endonuclease capable of degrading unmethylated DNA at 30°C without specific cutting site preference. Notably, the impact of DNA methylase M9 modification on the plasmid was discovered, significantly impeding the cutting efficiency of the HNH endonuclease. This revelation unveils a novel R-M system in P. denitrificans and sheds light on protective mechanisms employed against exogenous DNA invasion. These findings pave the way for future engineering endeavors aimed at enhancing the DNA editability of P. denitrificans.
#Restriction-modification system #Paracoccus denitrificans #DNA methylase #HNH endonuclease #plasmid artificial modification

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