产乙醇酸的重组大肠杆菌转录组分析及代谢改造
发布时间：2021-01-01 12:47
乙醇酸（Glycolate,羟基乙酸,甘醇酸）是极具工业价值的双碳羟基羧酸,具有易降解易吸收等特性,应用于包装、纺织、医疗、化妆品等多个领域。本实验室在前期研究中构建的乙醇酸工程菌株Mgly545,在M9无机盐培养基中,以葡萄糖为碳源合成乙醇酸,最终乙醇酸产量达到16.66 g·L-1。但乙醇酸工程菌株发酵生产乙醇酸的过程中仍存在很多问题:M9培养基适合乙醇酸的生产,但不利于菌体生长,较低的菌体生物量使得乙醇酸生产效率低下,菌株存在菌体生长和乙醇酸产量之间的矛盾。针对以上问题,主要从以下三方面进行研究:（1）为实现工程菌株菌体生长和乙醇酸生产之间的平衡,提高乙醇酸积累效率,探究了不同氮源以及异柠檬酸脱氢酶ICDH敲除对菌体生长和乙醇酸合成的影响。有机氮源可改善Mgly545菌株生长,但会引起乙酸过量积累以及乙醇酸产量降低,不利于工业化生产。在Mgly545菌株基础上缺失ICDH的Mgly625菌株,以蛋白胨和酵母粉为有机氮源时,乙醇酸产量没有受到菌体生长的影响,合成效率为0.80 g·OD-1,是Mgly545在相同氮源中的2.6倍。（2）基...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
从D-木糖和D-葡萄糖合成乙醇酸的代谢改造网络注：蓝色表示编码该途径的相关基因；粗黑色箭头表示过表达途径Fig.1-2Syntheticpathwaysfortheproductionofglycolatefrom(d)-xyloseand(d)-glucoseLiu等人[7]
图 1-2 通过乙醇醛氧化途径和乙醛酸还原途径以木糖为底物合成乙醇酸表示催化相关反应的酶，其中 Xhd 和 XylC 来自 C.crescentus，其他酶均来自天BL21(DE3)metabolic pathway for production of glycolate from xylose in glycolaldehyde oxidatioglyoxylate reductionLi 等人[8]还致力于研究以大肠杆菌为宿主菌株，通过代谢工程手段，成含有乙醇酸的生物聚合物。首先，设计乙醛酸旁路途径，通过乙醛其次，从埃氏巨型球菌(Megasphaera elsdenii)中引入丙酰-CoA 转移酶分别合成羟乙酰CoA和乳酰CoA；第三，引入来自真氧产碱杆菌(Ralst解酶和乙酰乙酰 CoA 还原酶，催化乙酰 CoA 合成 3-羟基丁酰-CoA； 单 胞 菌 属 (Pseudomonas sp. 61-3) 的 聚 羟 基 链 烷 酸 酯 (PHA) 合 酶Gln481Lys，使羟乙酰-CoA，乳酰 CoA 和 3-羟基丁酰-CoA 聚合成聚(酯) (如图 1-3 所示)。该重组大肠杆菌在摇瓶培养时，可积累 3.9 g·L-1过质子 NMR 分析对所得聚合物的结构进行化学表征。评估表明，该
图 1-3 在大肠杆菌中生产含有乙醇酸的生物聚合物的合成途径tabolically engineered glycolate containing biopolymers synthesis pathway in Es生产乙醇酸面临的挑战前期研究中，以大肠杆菌为出发菌株，构建了 Mgly545 工程菌株glcB、aceB、adhA 以及 glcDEF 基因以减少旁路途径，并含有质表达了 aceA、aceK、ycdW、gltA 基因以增强乙醇酸合成途径。M，以葡萄糖为碳源，通过糖酵解、TCA 循环及乙醛酸循环生成乙.66 g·L-1。但在菌株放大培养过程中，仍存在很多问题。乙醛酸循激活，如氧化应激、抗生素应激、宿主感染、营养匮乏等[9]。M9利于乙醛酸循环及乙醇酸的合成，但菌株在 M9 培养基中生长缓生产低效。当在培养基中添加有机氮源以改善细胞生长时，副产降低，菌株存在乙醇酸产量和菌体生长之间的矛盾。要保持 TCA的平衡，协调产量与菌体生长之间的关系，才能实现工程菌株在累乙醇酸的目标，所以 TCA 循环与乙醛酸循环的节点，即异柠
【参考文献】：
期刊论文
[1]代谢工程改造大肠杆菌提高乙醇酸产率[J]. 马宁,朱康佳,毛银,邓禹. 生物工程学报. 2018(02)
[2]HPLC检测发酵液中二羟基丙酮和甘油的含量[J]. 谢光蓉. 食品与发酵科技. 2013(04)
[3]LC-MS/MS法测定E.coli胞内24种代谢物[J]. 梅辉,戴军,刘文卫,宋鹏飞,吴敬,赵志军. 食品与发酵工业. 2011(05)
[4]蜜蜂抗菌肽Abaecin在枯草杆菌中的分泌表达[J]. 李丽,谯仕彦,祝发明,敖长金. 畜牧兽医学报. 2009(11)
博士论文
[1]N-乙酰神经氨酸特异性生物传感器的构建及生产菌株优化[D]. 杨鹏.山东大学 2017
硕士论文
[1]基于转录组学和代谢组学研究大肠杆菌K12碳降解物阻遏作用[D]. 李宗瑾.深圳大学 2017
[2]基于RNA-Seq技术的胶质类芽孢杆菌KNP414转录组学研究[D]. 董丹.浙江理工大学 2013
本文编号：2951314
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
从D-木糖和D-葡萄糖合成乙醇酸的代谢改造网络注：蓝色表示编码该途径的相关基因；粗黑色箭头表示过表达途径Fig.1-2Syntheticpathwaysfortheproductionofglycolatefrom(d)-xyloseand(d)-glucoseLiu等人[7]
图 1-2 通过乙醇醛氧化途径和乙醛酸还原途径以木糖为底物合成乙醇酸表示催化相关反应的酶，其中 Xhd 和 XylC 来自 C.crescentus，其他酶均来自天BL21(DE3)metabolic pathway for production of glycolate from xylose in glycolaldehyde oxidatioglyoxylate reductionLi 等人[8]还致力于研究以大肠杆菌为宿主菌株，通过代谢工程手段，成含有乙醇酸的生物聚合物。首先，设计乙醛酸旁路途径，通过乙醛其次，从埃氏巨型球菌(Megasphaera elsdenii)中引入丙酰-CoA 转移酶分别合成羟乙酰CoA和乳酰CoA；第三，引入来自真氧产碱杆菌(Ralst解酶和乙酰乙酰 CoA 还原酶，催化乙酰 CoA 合成 3-羟基丁酰-CoA； 单 胞 菌 属 (Pseudomonas sp. 61-3) 的 聚 羟 基 链 烷 酸 酯 (PHA) 合 酶Gln481Lys，使羟乙酰-CoA，乳酰 CoA 和 3-羟基丁酰-CoA 聚合成聚(酯) (如图 1-3 所示)。该重组大肠杆菌在摇瓶培养时，可积累 3.9 g·L-1过质子 NMR 分析对所得聚合物的结构进行化学表征。评估表明，该
图 1-3 在大肠杆菌中生产含有乙醇酸的生物聚合物的合成途径tabolically engineered glycolate containing biopolymers synthesis pathway in Es生产乙醇酸面临的挑战前期研究中，以大肠杆菌为出发菌株，构建了 Mgly545 工程菌株glcB、aceB、adhA 以及 glcDEF 基因以减少旁路途径，并含有质表达了 aceA、aceK、ycdW、gltA 基因以增强乙醇酸合成途径。M，以葡萄糖为碳源，通过糖酵解、TCA 循环及乙醛酸循环生成乙.66 g·L-1。但在菌株放大培养过程中，仍存在很多问题。乙醛酸循激活，如氧化应激、抗生素应激、宿主感染、营养匮乏等[9]。M9利于乙醛酸循环及乙醇酸的合成，但菌株在 M9 培养基中生长缓生产低效。当在培养基中添加有机氮源以改善细胞生长时，副产降低，菌株存在乙醇酸产量和菌体生长之间的矛盾。要保持 TCA的平衡，协调产量与菌体生长之间的关系，才能实现工程菌株在累乙醇酸的目标，所以 TCA 循环与乙醛酸循环的节点，即异柠
【参考文献】：
期刊论文
[1]代谢工程改造大肠杆菌提高乙醇酸产率[J]. 马宁,朱康佳,毛银,邓禹. 生物工程学报. 2018(02)
[2]HPLC检测发酵液中二羟基丙酮和甘油的含量[J]. 谢光蓉. 食品与发酵科技. 2013(04)
[3]LC-MS/MS法测定E.coli胞内24种代谢物[J]. 梅辉,戴军,刘文卫,宋鹏飞,吴敬,赵志军. 食品与发酵工业. 2011(05)
[4]蜜蜂抗菌肽Abaecin在枯草杆菌中的分泌表达[J]. 李丽,谯仕彦,祝发明,敖长金. 畜牧兽医学报. 2009(11)
博士论文
[1]N-乙酰神经氨酸特异性生物传感器的构建及生产菌株优化[D]. 杨鹏.山东大学 2017
硕士论文
[1]基于转录组学和代谢组学研究大肠杆菌K12碳降解物阻遏作用[D]. 李宗瑾.深圳大学 2017
[2]基于RNA-Seq技术的胶质类芽孢杆菌KNP414转录组学研究[D]. 董丹.浙江理工大学 2013
本文编号：2951314
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