基于毕赤酵母底盘的维生素K 2 （MK-4）细胞工厂构建与优化
发布时间：2021-08-29 08:45
维生素K2是一类侧链长度不同的异戊烯基化甲萘醌产品的总称,属于衍生脂质。其中四烯甲萘醌（MK-4）在促进凝血和防治骨质疏松症方面具有良好的效果,在临床上具有较高的应用价值。大肠杆菌和毕赤酵母作为两种成熟高效的蛋白表达系统,已被成功地应用于多种异源蛋白的表达。本课题组已经在大肠杆菌中成功实现了 MK-1从无到有的生物合成,而侧链长度更长的MK-4的生物制造将是我们下一步要实现的目标。毕赤酵母表达系统具有繁殖迅速、易于高密度发酵,可以进行蛋白质翻译后加工修饰,易获得可溶性活性重组蛋白等优点,尽管在毕赤酵母中尚未发现甲萘醌的生物合成途径,但这也可以在一定程度上避免复杂的分支途径和反馈调节机制对重构路径造成的不利影响。因此,为实现MK-4的高效生物制备,本研究运用合成生物学理念,基于多维度的信息整合,将高效的酶和生物合成途径整合到大肠杆菌和毕赤酵母底盘细胞中,构建以廉价的VK1或VK3为原料的MK-4高效生物制备的细胞工厂,并通过分析其优缺点以确定最佳的表达系统。研究工作有效拓展了 VK2生物合成的底盘细胞种类,为VK2等异戊烯基化产品的生物合成途径构建与优化提供了新的思路,具有重要的理论和应...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１维生素Ｋ１和维生素Ｋ２的结构式??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｆｏｒｍｕｌａ?ｏｆ?Ｖｉｔａｍｉｎ?Ｋｉ?ａｎｄ?Ｖｉｔａｍｉｎ?Ｋ２??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]毕赤酵母Gpn12异戊烯基转移酶NovQ催化合成MK-3[J]. 吴锡华,李哲敏,刘会,王鹏,王丽,方雪,孙小雯,倪文枫,杨强,郑之明,赵根海. 生物工程学报. 2018(01)
[2]Red两步同源重组法在大肠杆菌基因敲除中的应用[J]. 李鑫,李亚芯,戴建君. 中国畜牧兽医. 2017(07)
[3]帕金森病痴呆的临床特征及诊治研究进展[J]. 钟德芳. 中外医学研究. 2016(07)
[4]维生素K2抑制血管钙化作用与机制研究进展[J]. 朱杰,王中群,王昭军,徐绥宁. 中华老年心脑血管病杂志. 2016(01)
[5]产维生素K2黄杆菌复合诱变及发酵优化[J]. 檀沐,赵根海,刘会,李哲敏,孙小雯,郑之明. 辐射研究与辐射工艺学报. 2015(04)
[6]Improvement of Vitamin K2 Production by Escherichia sp.with Nitrogen Ion Beam Implantation Induction[J]. 刘艳,王丽,郑之明,王鹏,赵根海,刘会,贡国鸿,吴荷芳,刘红霞,檀沐,李哲敏. Plasma Science and Technology. 2015(02)
[7]纳豆芽孢杆菌产VK2菌株的NTG与N+注入复合诱变选育[J]. 宋均营,贡国鸿,王丽,刘艳,刘会,代军,赵根海,王鹏,郑之明. 工业微生物. 2014(02)
[8]Red同源重组在大肠杆菌基因敲除中的应用[J]. 吕沈聪,赵颖颖,钟卫鸿. 化学与生物工程. 2013(06)
[9]微生物来源芳香类化合物异戊烯基转移酶研究进展[J]. 刘晓,陈日道,谢丹,李建华,王瑞杉,戴均贵. 药学学报. 2013(02)
[10]原生质体电融合选育维生素K2高产菌株[J]. 许静,姚振乐,杨小娇,谢科,刘国庆. 食品工业. 2012(02)
博士论文
[1]黄杆菌维生素K2胞外分泌的理化调控及其蛋白质组学研究[D]. 方雪.中国科学技术大学 2019
[2]不同启动子调控的菊糖果糖转移酶在毕赤酵母中的高效分泌表达[D]. 战荣荣.江南大学 2014
硕士论文
[1]大肠杆菌中MVA途径的构建及其产异戊二烯的研究[D]. 冯凡.南昌大学 2015
本文编号：3370314
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１维生素Ｋ１和维生素Ｋ２的结构式??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｆｏｒｍｕｌａ?ｏｆ?Ｖｉｔａｍｉｎ?Ｋｉ?ａｎｄ?Ｖｉｔａｍｉｎ?Ｋ２??
?第１章绪论???１１１?＾?＾３?Ｉ?Ｉ?＂??°?〇??维生素ＫｊＰＫ）?维生素Ｋ２（＞１Ｋ－ｎ）??图１．１维生素Ｋ１和维生素Ｋ２的结构式??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｆｏｒｍｕｌａ?ｏｆ?Ｖｉｔａｍｉｎ?Ｋｉ?ａｎｄ?Ｖｉｔａｍｉｎ?Ｋ２??而维生素Ｋ３?（Ｍｅｎａｄｉｏｎｅ，ＭＤ）和维生素Ｋ４则属于人工合成的Ｋ族维生??素，其中，维生素＾为不含侧链基团的２－甲基－１，４萘醌（图１．２），是白色或类??白色的结晶粉末，有特殊臭味，目前市场上的维生素Ｋ３主要用作饲料添加剂，??一般是通过化工合成，常以水溶性的亚硫酸盐的形式存在。而维生素Ｋ４则是Ｋ３??的氢醌型。??＾Ｙ＾ｃｈ３??ｏ??维生素ｋ３（ｍｄ）??图１．２维生素心的结构式??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｆｏｒｍｕｌａ?ｏｆ?Ｖｉｔａｍｉｎ?Ｋ３??虽然Ｋ族维生素的种类多样，但维生素Ｋ２才是人类和动物体内具有生物活??性的存在形式。目前的维生素市场主要包括维生素心、维生素心和维生素心，??其中植物来源的维生素１以及微生物来源的具有不同链长的维生素１＾２是主要的??人用药物，而人工合成的维生素尺３由于生物活性、生物利用度以及生物安全性??都相对较低，主要作兽用药品和饲料添加剂使用。通常情况下，外源摄入的维生??素Ｋ和维生素Ｋ３都需在肝脏内通过内源性转化成为维生素心后才能发挥作用??１５，６］。维生素心可根据其Ｃ－３位上侧链异戊二烯结构单元的个数不同，用ＭＫ－ｎ??来表示，目前自然界中已知的有从ＭＫ－１到ＭＫ－１４等１４种，相应的侧链长度从??Ｃ５到Ｃ７Ｑ不等，而其中ＭＫ－４和ＭＫ－７是维生
?第１章绪论???天然的维生素Ｋ２生物合成途径主要包括萘醌骨架合成途径和聚异戊二烯侧链合??成途径两个部分（图１．３）。??ｃｎｏ?＜＾ｈ〇?ｒｏｏ??ＢＣ－ＯＨ?ＨＣ－ＯＨ??ＨＯ－ＯＩ?ＭＯ－ＣＨ??Ｈ（－ＯＨ????Ｈｆ－？Ｈ??？?Ｈ?Ｙ?ＨＯ＾＾ＣＶＯＵ??ＩＫ－ＯＵ?Ｍｔ?－ＯＨ?￣＾〇Ｆ?／Ｘ?Ｊ??Ｉ１ＵＪＭ?ｔ？．ｏｒ?Ｍｌ??？＞?１?⑴?？?ｕｏ＾Ｙ??＊６？?＊？？＂＊？?４？ＫＡ？ｎ?ＳＺ?ｗ、????，？?．．．．．．?＼?｜ＭＴ：Ｐｐａｔｈ＾？ｙ｜?｜ｎ＾ｉｃａｉ?ＶｚｔＵ＾ｙ＼?［Ａａｅｔｐａｔｈ?ｅ?ｐ＾ｈｗａｙ；??（ＭＡＷ?ｐａｔｈＭ－ａｙｌ?，’?一?乂?ｈ??＼ｕ???，‘?，？‘?Ｊｒｉｍ?＊?Ｖ＾＊＊?ｖ°ｙＳ??〇?〇?ＯＨ?｛ｆＷ?ＷｗＪ??人“?《？？?．？？厂??？＂?？＂?…?ＣＸＫ．Ｈ?ＸＢ．??ｉ?＊ｖｒ－?访鶴?：６丫?＜：Ａ??〇?〇?，鷂《ｎ？氟湖?ＩＤＯＸＰ）?ｖ??｜＾ｕ＂?〇Ｈ〇Ｈ??ＯＵ?Ｔ?Ｉ？？丨?Ｗｌｏ＊ｉ？ｔ??广丫、〇Ｐ?６＾Ｖｒ〇°?丨?Ｉｍ＾ｕ??ｏｕ?＜ｎｉ?Ｉ?Ｔ?ｃｏｏｒｉ?ｉ??Ｉ?ＪＭ．Ｋ？??甲塞．ｊ＊?．ｇｔＷＭＭ｜？?Ｉ?ｍ？？＜－?０??Ｉ＾＾Ｙ＾ＣＷ?ｆ?ＯＨ?ＯＨ??〇Ｍ?０，１?！＾Ｖｆ〇°?〇?．?，?ＷｖｐｏＭｌＭＷｉｉｒ??Ｊ?ＫＷＭＥ）?ｉＬｉ＾ｃｏｏ?Ｉ?Ｌ＾ＩＩｍ?ｆｌ＞ＨＫＬ＞??ｉ?Ｈ（．，ＯＨＪ?？?〇?Ｉ?ｊ＂?Ｊ?？?
【参考文献】：
期刊论文
[1]毕赤酵母Gpn12异戊烯基转移酶NovQ催化合成MK-3[J]. 吴锡华,李哲敏,刘会,王鹏,王丽,方雪,孙小雯,倪文枫,杨强,郑之明,赵根海. 生物工程学报. 2018(01)
[2]Red两步同源重组法在大肠杆菌基因敲除中的应用[J]. 李鑫,李亚芯,戴建君. 中国畜牧兽医. 2017(07)
[3]帕金森病痴呆的临床特征及诊治研究进展[J]. 钟德芳. 中外医学研究. 2016(07)
[4]维生素K2抑制血管钙化作用与机制研究进展[J]. 朱杰,王中群,王昭军,徐绥宁. 中华老年心脑血管病杂志. 2016(01)
[5]产维生素K2黄杆菌复合诱变及发酵优化[J]. 檀沐,赵根海,刘会,李哲敏,孙小雯,郑之明. 辐射研究与辐射工艺学报. 2015(04)
[6]Improvement of Vitamin K2 Production by Escherichia sp.with Nitrogen Ion Beam Implantation Induction[J]. 刘艳,王丽,郑之明,王鹏,赵根海,刘会,贡国鸿,吴荷芳,刘红霞,檀沐,李哲敏. Plasma Science and Technology. 2015(02)
[7]纳豆芽孢杆菌产VK2菌株的NTG与N+注入复合诱变选育[J]. 宋均营,贡国鸿,王丽,刘艳,刘会,代军,赵根海,王鹏,郑之明. 工业微生物. 2014(02)
[8]Red同源重组在大肠杆菌基因敲除中的应用[J]. 吕沈聪,赵颖颖,钟卫鸿. 化学与生物工程. 2013(06)
[9]微生物来源芳香类化合物异戊烯基转移酶研究进展[J]. 刘晓,陈日道,谢丹,李建华,王瑞杉,戴均贵. 药学学报. 2013(02)
[10]原生质体电融合选育维生素K2高产菌株[J]. 许静,姚振乐,杨小娇,谢科,刘国庆. 食品工业. 2012(02)
博士论文
[1]黄杆菌维生素K2胞外分泌的理化调控及其蛋白质组学研究[D]. 方雪.中国科学技术大学 2019
[2]不同启动子调控的菊糖果糖转移酶在毕赤酵母中的高效分泌表达[D]. 战荣荣.江南大学 2014
硕士论文
[1]大肠杆菌中MVA途径的构建及其产异戊二烯的研究[D]. 冯凡.南昌大学 2015
本文编号：3370314
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