碳代谢流分配及辅因子再生提高大肠杆菌苏氨酸产量

发布时间：2021-01-10 02:57

　　L-苏氨酸作为一种必需氨基酸,在许多工业领域如食品业、制药业和水产养殖业等都有着广泛应用。目前工业上利用大肠杆菌已经实现了由葡萄糖发酵生产L-苏氨酸。然而,工业中L-苏氨酸的生产受到了多个限制因素的阻碍,例如细胞生长所需与生产所需碳骨架之间的冲突,副产物如乙酸甲酸等的积累,胞内ATP的供给不足以及氧化还原失衡问题。因此本文提出了以下策略来缓解大肠杆菌THRD（一株L-苏氨酸生产菌株）中的上述问题。首先,通过异源表达来自曼氏产琥珀酸菌的pckA编码的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶和来自乳酸乳球菌的pycA编码的丙酮酸羧化酶以增加草酰乙酸和ATP的供应。构建出的菌株THPR1在摇瓶单批发酵中苏氨酸产量达到1.22 g/L,较原始菌株产量（1.08 g/L）提高了12.5%。其次,在菌株THPR1的基础上前期诱导表达来自黑曲霉的citA来增强柠檬酸合酶的活力,同时在发酵后期过表达编码天冬氨酸氨基转移酶的aspC基因,从而实现碳通量在菌株生长与L-苏氨酸生产之间的分步调控。构建出的菌株THPE2在24 h发酵后苏氨酸产量达到1.62 g/L,较原始菌株产量提高了49.7%。最后,为弥补菌株在发酵过程中... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

L-苏氨酸的结构式Fig1-1StructureofL-threonine

图 1-2 大肠杆菌中 L-苏氨酸的合成 Biosynthesis pathway of L-threonine in是 L-苏氨酸生物合成途径中的第一个氨酰磷酸，从而起到将碳代谢流引入大肠杆菌中，已知共有三种天冬氨酸激III，其调节机制各有不同[8, 9]。由 thrA丰富的[10]。 thrA 的表达被 L-苏氨酸的活性被 L-苏氨酸反馈抑制。是该途径的第二关键酶，其控制向 L丝氨酸脱氢酶也具有两种同工酶。高丝高丝氨酸脱氢酶 II 在体内仅以少量存-苏氨酸的转化由高丝氨酸激酶和苏氨途径的第三个关键酶。它控制碳通量向硫氨酸分支的第一个酶）竞争共同底物

图 1-3 用于改造大肠杆菌菌株生产苏氨酸的代谢工程策略X 表明基因被敲除或抑制/阻遏被消除。 粗箭头表示通过直接过表达相应基因而增加代谢通量或酶活力，虚线表示反馈抑制。Fig 1-3 Metabolic engineering strategies employed for Thr-overproducing E. colistrainThe Xs indicate that the genes are knocked out or the inhibition/repression isremoved. Thick arrows indicate the increased flux or activity by directlyoverexpressing the corresponding genes. Dotted lines indicate feedback inhibition.1.4 辅因子工程NAD 和 NADP 是细胞代谢中关键辅因子，其作为所有生物有机体中必需的电子供体或受体，在分解代谢和合成代谢反应中具有重要的作用。此外，它们在

【参考文献】：
期刊论文
[1]L-苏氨酸性质、应用、生产及市场现状[J]. 刘元涛,刘树海.  发酵科技通讯. 2010(03)
[2]L-苏氨酸的生产工艺[J]. 冯烁.  广东饲料. 2010(05)
[3]苏氨酸的营养生理作用及其在猪低蛋白日粮中的应用[J]. 朱良,张石蕊.  猪业科学. 2009(06)
[4]含苏氨酸操纵子重组质粒的构建及其对大肠杆菌L-苏氨酸积累的影响[J]. 张雪,闫继爱,于雷,张国强,张芸,陈宁,温廷益.  微生物学报. 2009(05)
[5]L-苏氨酸制备方法评述[J]. 冯美卿,翟超进.  河北工业科技. 1999(04)



本文编号：2967924