リポポリサッカライド（LPS）内核の欠損は大腸菌のエレクトロポレーション能力を増加させる

Loss of the lipopolysaccharide (LPS) inner core increases the electrocompetence of Escherichia coli.

• Sandrine M Soh
• Hyochan Jang
• Robert J Mitchell

抄録

大腸菌のリポポリサッカライド（LPS）を短縮する変異は、エレクトロポレーション後の形質転換体の数を有意に増加させることがわかった。LPS外核の欠損は、プラスミドpAmCyan（3.3kb）を用いた形質転換体の数を、野生型大腸菌BW25113の5.0×10コロニー形成単位（CFU）/μgから、ΔwaaGバックグラウンドでは3.3×10CFU/μgに増加させ、効率を66.2倍に増加させた。内側のコアを切り詰めることでさらに効率が向上し、ΔwaaF 変異体は最高の形質転換効率を示し、野生型株と比較してコロニー数が 454.7 倍増加しました。同様の結果は、より大きなプラスミド(pDA1; 11.3 kb)を使用した場合にも得られ、ΔwaaF 変異体は再び最高の形質転換率、すなわち73.7 倍の増加を示した。その後の試験により、これらの変異体の形質転換能の向上は、より良い生存率や表面電荷特性によるものではなく、プラスミドへのこれらの株の優先的な結合によるものでもないことが証明されました。N-フェニル-1-ナフチルアミン（NPN）を用いて、これらの変異株の外膜がより透過性が高いことを確認した。また、これらの変異株は野生型大腸菌BW25113と比較して、より多くのATPが漏出していることがわかった（ΔwaaF変異株は3.4倍、ΔwaaG変異株は2.0倍）。また、LPS 内核遺伝子のノックアウトにより、大腸菌の電気的能力が向上した。

Mutations that shorten the lipopolysaccharide (LPS) in Escherichia coli were found to significantly increase the number of transformants after electroporation. The loss of the LPS outer core increased the number of transformants with plasmid pAmCyan (3.3 kb) from 5.0 × 10 colony-forming units (CFU)/μg in the wild-type E. coli BW25113 to 3.3 × 10 CFU/μg in a ΔwaaG background, a 66.2-fold increase in efficiency. Truncation of the inner core improved this even further, with the ΔwaaF mutant exhibiting the best transformation efficiencies obtained, i.e., a 454.7-fold increase in the number of colonies over the wild-type strain. Similar results were obtained when a larger plasmid (pDA1; 11.3 kb) was used, with the ΔwaaF mutant once more giving the best transformation rates, i.e., a 73.7-fold increase. Subsequent tests proved that the enhanced transformabilities of these mutants were not due to a better survival or their surface charge properties, nor from preferential binding of these strains to the plasmid. Using N-phenyl-1-naphthylamine (NPN), we confirmed that the outer membranes of these mutant strains were more permeable. We also found that they leaked more ATP (3.4- and 2.0-fold higher for the ΔwaaF and ΔwaaG mutants, respectively, than wild-type E. coli BW25113), suggesting that the inner membrane stability is also reduced, helping to explain how the DNA enters these cells more easily. KEY POINTS: • LPS inner core gene knockouts increase the electrocompetence of E. coli. • No significant difference in survival, surface charge, or DNA binding was evident. • The LPS inner core mutants, however, exhibited higher outer membrane permeability. • Their inner membranes were also leaky, based on supernatant ATP concentrations.