L-鸟氨酸合成途径代谢工程改造及工程菌性能考察

发布时间：2021-09-02 07:08

　　L-鸟氨酸是一种重要的化学物质,经常被广泛用作食品,药品生产中的添加剂,并因其在保肝,护肝的功能而被广泛得知。钝齿棒杆菌（Corynebacterium crenatum）作为谷氨酸棒杆菌的一个亚种,常被用于代谢改造构建高产L-精氨酸的出发菌株。本研究利用钝齿棒杆菌SYPA5-5为出发菌株,敲除L-鸟氨酸到L-精氨酸的下游合成途径,引入外源线性乙酰化途径,显著提高了L-鸟氨酸的高产;同时通过敲除大肠杆菌中L-鸟氨酸的下游代谢途径,串联表达L-谷氨酸到L-鸟氨酸的代谢途径中的编码基因,构建的重组大肠杆菌可过量积累L-鸟氨酸,主要结果如下:一、利用pK18mobsacB敲除质粒,将钝齿棒杆菌中N-乙酰鸟氨酸氨甲酰转移酶（OTCase）编码基因argF进行敲除,实现L-鸟氨酸的过量积累,摇瓶发酵72 h后,L-鸟氨酸的产量达到4.2 g/L。argJ编码N-乙酰鸟氨酸乙酰转移酶（OATase）为L-鸟氨酸合成关键酶,摇瓶发酵重组钝齿棒杆菌Cc-QF-2表明过量表达OATase并不能有效的提高L-鸟氨酸的产量（5.9 g/L）,这是由于OATase受产物反馈抑制,通过多氨基酸序列比对和蛋白结构... 

【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】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

鸟氨酸循环途经示意图

[25-27]。以大肠杆菌为例，线性化途径如图1-1，合成L-鸟氨酸分为五个步骤，第一步为NAGS酶催化谷氨酸合成N-乙酰谷氨酸，该步骤受到L-精氨酸的反馈抑制作用，为提高L-鸟氨酸合成过程中的关键步骤[8, 28]，然后NAGK催化N-乙酰谷氨酸形成N-乙酰谷氨酸磷酸，N-乙酰谷氨酸磷酸在N-乙酰谷氨酸磷酸还原酶催化下形成N-乙酰谷氨酸半醛，随之

1.4.4 L-鸟氨酸的分解代谢研究概述如图1-3所示，在微生物中，L-鸟氨酸分解代谢途径为L-精氨酸合成循环中直接形成L-瓜氨酸，脯氨酸代谢途径中合成L-脯氨酸，多胺的合成途径中合成精胺。在动物体内，L-鸟氨酸进入尿素循环所分解形成精氨酸。大肠杆菌中，L-鸟氨酸的分解途径中的主要关键酶由speC基因编码的鸟氨酸脱羧酶（ODCase；EC 4.1.1.17），以及speF基因编码的鸟氨酸脱羧酶（ODCase；EC4.1.1.17）的降解，生成腐氨，同时需要一分子的NADPH[42, 43]

【参考文献】：
期刊论文
[1]运用CRISPR/Cas系统敲除大肠杆菌磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因及其对脂肪酸代谢的影响[J]. 夏军,郑明刚,王玲,孙承君,郑立,祝建波.  微生物学通报. 2016(08)
[2]微生物合成鸟氨酸的代谢工程研究进展[J]. 卢冬梅.  微生物学通报. 2015(07)
[3]钝齿棒杆菌的代谢改造:L-鸟氨酸与L-瓜氨酸合成菌株的构建[J]. 赵芹芹,罗玉常,窦文芳,张晓梅,耿燕,许正宏.  微生物学通报. 2014(10)
[4]L-鸟氨酸产品开发与应用进展[J]. 万红贵,熊洋,张建,朱超.  中国酿造. 2013(01)
[5]基因敲除谷氨酸棒杆菌提高鸟氨酸产量及比较蛋白质组学分析(英文)[J]. 卢冬梅,刘建忠,毛宗万.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2012(04)
[6]门冬氨酸鸟氨酸在肝硬化合并肝性脑病中的应用观察[J]. 刘俊杰.  肝脏. 2005(03)
[7]门冬氨酸鸟氨酸治疗肝硬化并肝性脑病及肝功能异常[J]. 丁一娟,于皆平,罗和生,叶惠凤.  中国医院药学杂志. 2005(07)
[8]微生物发酵法生产L-鸟氨酸[J]. 潘韵,陈宁.  生物技术通讯. 2000(01)

博士论文
[1]高产L-精氨酸钝齿棒杆菌的系统途径工程改造[D]. 满在伟.江南大学 2016
[2]利用代谢工程与适应性进化构建鸟氨酸高产菌株[D]. 蒋玲艳.中山大学 2012
[3]钝齿棒杆菌SYPA5-5发酵产L-精氨酸的代谢工程改造[D]. 徐美娟.江南大学 2012

硕士论文
[1]钝齿棒杆菌SYPH5-8合成L-精氨酸的代谢工程改造[D]. 赵芹芹.江南大学 2014
[2]微生物酶法生产L-鸟氨酸的研究[D]. 徐焘.北京化工大学 2009



本文编号：3378564