代谢工程改造米曲霉生产L-苹果酸

发布时间：2021-12-18 11:26

　　L-苹果酸作为重要的平台化合物已经被广泛的应用于食品、医药和化妆品等领域。近年来,生物法生产L-苹果酸已经成为了最具前景和高效性的苹果酸生产方法,包括酶转化法和微生物发酵法等。相较与酶转化法,微生物发酵法具有底物选择性更多、生产成本更低、产酸效率更高等优势。目前,发酵法生产L-苹果酸已经取得了显著的进展,但仍然存在食品安全性菌株选择性少、得率或生产强度较低、廉价原料利用不充分、杂酸水平较高等问题亟待解决。本研究以丝状真菌米曲霉作为生产菌株,利用代谢工程手段分别调控了L-苹果酸的胞质合成和转运途径、玉米淀粉的底物利用途径、L-苹果酸的线粒体合成途径、杂酸的合成和转运途径等,实现了苹果酸的高效合成。主要研究结果如下:（1）以米曲霉NRRL 3488作为出发菌株,以葡萄糖为发酵底物,通过强化L-苹果酸的胞质合成途径,提高了L-苹果酸的生产强度。通过过表达丙酮酸羧化酶PYC和苹果酸脱氢酶MDH的编码基因,L-苹果酸的摇瓶产量由26.1 g/L提高至42.3 g/L。为了平衡rTCA途径,引入细菌中草酰乙酸回补途径,通过共表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶,L-苹果酸的产量提高... 

【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】：110 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

四碳二羧酸结构式Fig.1-1StructureofC4-dicarboxylicacids

江南大学博士学位论文6图1-2 苹果酸的四条合成途径(I) 还原TCA途径；(II) 氧化TCA途径；(III) 环型乙醛酸循环途径；(IV) 非环型乙醛酸循环途径. YE：最大理论得率（苹果酸相对葡萄糖的摩尔得率）Fig. 1-2 Four pathways for L-malate production1.2.2.2 苹果酸胞质合成途径优化和转运调控在传统的代谢工程手段中，代谢调控微生物细胞内高附加值产物的合成和转运途径是提高细胞生产能力最为有效的方法之一[59]。在苹果酸的代谢途径中，由于 rTCA 途径的碳转化率最高，故强化或构建 rTCA 途径一直是代谢工程提高苹果酸生产的首选策略。除此之外，组合表达苹果酸转运蛋白、关键酶的定向进化、辅酶再生的调控等也是提高苹果酸得率的常用方法[45, 47]。酵母菌能够在高渗透压和低 pH 的条件下生长良好，因此具有高产有机酸的天然优势[27]。目前已经发表了一系列关于 S. cerevisiae 生产苹果酸的研究报道。来源于 S.cerevisiae 的 FUM 可同时定位于细胞质和线粒体，通过过表达其编码基因 fum1，可促进富马酸向苹果酸的高效转化[43]。在提高苹果酸生产的方法中

论文总体研究框架


本文编号：3542296