改造枯草芽孢杆菌代谢通路合成透明质酸研究
发布时间：2021-09-03 03:53
透明质酸（Hyaluronic acid,HA）是以尿苷二磷酸-乙酰葡糖胺（UDP-GlcNAc）和尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸（UDP-GlcUA）两种单糖作为底物,通过β-1,3和β-1,4糖苷键交替连接形成二糖单位,作为结构单元重复组成的糖胺聚糖。HA可广泛用于化妆品和药物中。HA的生物学功能与其分子量（MW）直接相关,大分子量透明质酸具有空间填充、抗血管生成和免疫抑制的作用;低分子量透明质酸具有独特的生物学活性,可以刺激成纤维细胞增殖和胶原合成。HA传统制备方法主要是从动物组织中提取,具有感染跨物种病毒的风险。因此,目前商业化的HA生产主要依赖于链球菌属某些减毒菌株的发酵。此过程的生产成本较低,产生的环境污染也较少。然而,链球菌种具有一定的致病性风险,加之遗传背景复杂,可用于遗传改造的基因操作工具较少,限制了这种方法的发展。因此,构建具有较高生物安全性且遗传背景清晰的HA产生菌株是很有必要的。枯草芽孢杆菌（B.subtilis）,通常被认为是安全的菌株,理想的细胞工厂,前人成功的将透明质酸合酶（Hyaluronan synthase,HAS）基因转入枯草芽孢杆菌168中,并且已经进行...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
透明质酸化学结构式[7]
第一章前言3图1-2链球菌合成透明质酸的代谢通路Figure1-2MetabolicpathwayofhyaluronicacidsynthesisbyStreptococcus研究人员根据已报道的A组、C组链球菌透明质酸合成代谢通路信息[7]，通过将透明质酸合酶基因引入宿主细胞，实现了在本身不生产HA的细菌中合成透明质酸。以构建具有HA合成能力的重组枯草芽孢杆菌为例：已知野生型枯草芽孢杆菌和链球菌都可以将葡萄糖作为起始碳源，通过相似的代谢途径，合成两种前体底物尿苷二磷酸-乙酰葡糖胺和尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸，只是链球菌比枯草芽孢杆菌多了hasA基因，可以利用这两种底物合成透明质酸。因此，研究者曾尝试将hasA基因导入野生型枯草芽孢杆菌中，产生的重组枯草芽孢杆菌具有合成透明质酸的能力[11]，重组枯草芽孢杆菌代谢通路如图1-3所示。枯草芽孢杆菌是革兰氏阳性细菌中最典型的成员，遗传背景清晰并且没有致病性，现今已经在工业生产中得到广泛地应用。它的基因组包含4，214，810个碱基对和4，100个蛋白质编码基因。枯草芽孢杆菌168的基因组序列于1997年由欧洲和日本实验室公布[12]。在过去的60年中已经对枯草芽孢杆菌进行了广泛的研究。用于枯草芽孢杆菌基因操作的载体通常分为环形质粒和整合型质粒，
第一章前言4环形质粒游离于基因组之外，在复制时容易形成不稳定的单链而导致质粒的丢失。整合型质粒通过同源重组的原理整合在宿主细胞基因组上，能够随基因组的复制而复制，比较稳定，不容易丢失。Spizizen于1958年发现了许多枯草芽孢杆菌的营养缺陷型突变体可以转化为原养型，这为利用枯草芽孢杆菌的转化研究提供了一个简单的方案[13]。传统上，枯草芽孢杆菌主要有三种转化方法，原生质体转化法，电转化法和化学转化法。[12,14]。图1-3重组枯草杆菌合成透明质酸代谢通路Figure1-3MetabolicpathwayforthesynthesisofhyaluronicacidbyrecombinantBacillussubtilis但是，在自身不合成透明质酸的细菌体内大量合成透明质酸还存在许多问题。大量合成透明质酸需要过多的消耗合成透明质酸的两个糖前体尿苷二磷酸-乙酰葡糖胺和尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸，这两个糖前体的消耗会导致细菌因合成细胞壁过少而停止生长。因此，为了细菌能够正常生长的同时大量合成透明质酸，
【参考文献】：
期刊论文
[1]透明质酸家族成员抗肿瘤治疗的研究进展[J]. 李志鹏,姜虹,张波,连波,王旻,田桂香,武敬亮. 中国新药与临床杂志. 2019(08)
[2]婴幼儿粪便中双歧杆菌的分离及其菌株特性研究[J]. 赵笑笑,王光强,夏永军,张汇,艾连中,熊智强. 工业微生物. 2019(02)
[3]透明质酸的微生物发酵法生产与应用概况[J]. 李萌,季永甜,宋渊,何聪芬. 湖北农业科学. 2013(13)
[4]透明质酸的应用及制备方法[J]. 易梅,李宗伟,李宗义. 中国生物工程杂志. 2008(S1)
[5]核开关:一个新的基因调控元件,一类潜在的药物靶点[J]. 骆迎峰,陈跃磊. 生物化学与生物物理进展. 2004(08)
[6]论乌氏粘度计原理[J]. 张崇俊,刘亚兰. 四川医学院学报. 1983(04)
博士论文
[1]高效合成低分子量透明质酸工程链球菌的遗传构建及发酵工艺研究[D]. 陆剑飞.兰州大学 2017
硕士论文
[1]改造枯草芽孢杆菌代谢通路制备透明质酸[D]. 张哲.吉林大学 2017
本文编号：3380347
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
透明质酸化学结构式[7]
第一章前言3图1-2链球菌合成透明质酸的代谢通路Figure1-2MetabolicpathwayofhyaluronicacidsynthesisbyStreptococcus研究人员根据已报道的A组、C组链球菌透明质酸合成代谢通路信息[7]，通过将透明质酸合酶基因引入宿主细胞，实现了在本身不生产HA的细菌中合成透明质酸。以构建具有HA合成能力的重组枯草芽孢杆菌为例：已知野生型枯草芽孢杆菌和链球菌都可以将葡萄糖作为起始碳源，通过相似的代谢途径，合成两种前体底物尿苷二磷酸-乙酰葡糖胺和尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸，只是链球菌比枯草芽孢杆菌多了hasA基因，可以利用这两种底物合成透明质酸。因此，研究者曾尝试将hasA基因导入野生型枯草芽孢杆菌中，产生的重组枯草芽孢杆菌具有合成透明质酸的能力[11]，重组枯草芽孢杆菌代谢通路如图1-3所示。枯草芽孢杆菌是革兰氏阳性细菌中最典型的成员，遗传背景清晰并且没有致病性，现今已经在工业生产中得到广泛地应用。它的基因组包含4，214，810个碱基对和4，100个蛋白质编码基因。枯草芽孢杆菌168的基因组序列于1997年由欧洲和日本实验室公布[12]。在过去的60年中已经对枯草芽孢杆菌进行了广泛的研究。用于枯草芽孢杆菌基因操作的载体通常分为环形质粒和整合型质粒，
第一章前言4环形质粒游离于基因组之外，在复制时容易形成不稳定的单链而导致质粒的丢失。整合型质粒通过同源重组的原理整合在宿主细胞基因组上，能够随基因组的复制而复制，比较稳定，不容易丢失。Spizizen于1958年发现了许多枯草芽孢杆菌的营养缺陷型突变体可以转化为原养型，这为利用枯草芽孢杆菌的转化研究提供了一个简单的方案[13]。传统上，枯草芽孢杆菌主要有三种转化方法，原生质体转化法，电转化法和化学转化法。[12,14]。图1-3重组枯草杆菌合成透明质酸代谢通路Figure1-3MetabolicpathwayforthesynthesisofhyaluronicacidbyrecombinantBacillussubtilis但是，在自身不合成透明质酸的细菌体内大量合成透明质酸还存在许多问题。大量合成透明质酸需要过多的消耗合成透明质酸的两个糖前体尿苷二磷酸-乙酰葡糖胺和尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸，这两个糖前体的消耗会导致细菌因合成细胞壁过少而停止生长。因此，为了细菌能够正常生长的同时大量合成透明质酸，
【参考文献】：
期刊论文
[1]透明质酸家族成员抗肿瘤治疗的研究进展[J]. 李志鹏,姜虹,张波,连波,王旻,田桂香,武敬亮. 中国新药与临床杂志. 2019(08)
[2]婴幼儿粪便中双歧杆菌的分离及其菌株特性研究[J]. 赵笑笑,王光强,夏永军,张汇,艾连中,熊智强. 工业微生物. 2019(02)
[3]透明质酸的微生物发酵法生产与应用概况[J]. 李萌,季永甜,宋渊,何聪芬. 湖北农业科学. 2013(13)
[4]透明质酸的应用及制备方法[J]. 易梅,李宗伟,李宗义. 中国生物工程杂志. 2008(S1)
[5]核开关:一个新的基因调控元件,一类潜在的药物靶点[J]. 骆迎峰,陈跃磊. 生物化学与生物物理进展. 2004(08)
[6]论乌氏粘度计原理[J]. 张崇俊,刘亚兰. 四川医学院学报. 1983(04)
博士论文
[1]高效合成低分子量透明质酸工程链球菌的遗传构建及发酵工艺研究[D]. 陆剑飞.兰州大学 2017
硕士论文
[1]改造枯草芽孢杆菌代谢通路制备透明质酸[D]. 张哲.吉林大学 2017
本文编号：3380347
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3380347.html
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