乙酰辅酶A衍生产品生物平台细胞的构建与研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘敏 |
| 答辩日期 | 2016-05 |
| 文献子类 | 博士 ; 学位论文 ; 博士 ; 学位论文 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 赵广 |
| 关键词 | 大肠杆菌 平台细胞 代谢工程 乙酰辅酶a 间苯三酚 3-羟基丙酸 |
| 学位专业 | 生物化学与分子生物学 |
| 其他题名 | 无 |
| 英文摘要 | 自上世纪以来，化石燃料资源枯竭以及全球气候变暖等问题日益加重，能源与环境的问题已经成为现代社会亟需解决的重大问题。生物法合成因其原料可再生，环境友好等优势，逐渐受到各国政府的高度重视。乙酰辅酶A是生物体内的核心代谢中间产物，同时也可作为多种生物基产品的合成前体。本文基于乙酰辅酶A的代谢途径，通过全局性、多水平、多途径的代谢改造组合调控，构建通用的大肠杆菌平台细胞，适用于乙酰辅酶A衍生的一类生物基产品的生产。该平台细胞具有通用性、高效性等优势，具有较大的市场应用价值。 本文选取全局调控因子基因arcA和csrB、局部调控因子基因iclR、乙酸代谢相关功能基因ackA和acs进行组合调控。首先针对arcA和iclR的基因改造对乙酰辅酶A衍生产品生物合成的影响进行深入研究。选择两种市场应用广泛的乙酰辅酶A衍生产品间苯三酚（PG）和3-羟基丙酸（3HP）进行检测，研究发现arcA和iclR敲除均能够提高葡萄糖的利用率和细胞产率，同时显著控制乙酸副产物积累。敲除菌株的PG和3HP产量均提高2倍以上。由此表明，arcA、iclR的单基因改造能够促进乙酰辅酶A衍生产品的生物合成。 利用PG的生物合成对arcA敲除、iclR敲除、csrB过表达、ackA敲除、acs过表达5种单基因改造的效果进行比较分析。5种单基因改造均能不同程度提高PG的产量，其中arcA敲除效果最为显著，能够将PG产量提高2.5倍，进而将arcA与其他四种基因改造进行组合调控，发现arcA的组合调控均比arcA单基因改造效果差。因此，arcA不参与后续平台细胞的构建。将iclR敲除、csrB过表达、ackA敲除、acs过表达4种基因改造进行不同的组合调控后，利用PG发酵检测发现，不同分子改造进行组合后，对PG的生物合成产生了不同程度的调控作用。其中多组合突变菌株Q2637、Q2628、Q2140和Q2627的PG产量比对照菌株提高3.5倍以上。csrB、ackA和acs三组合突变的PG产量最高，达到2.12±0.09g/l，比对照菌株的产量0.41±0.02 g/l提高5倍。与PG发酵结果类似，csrB、ackA和acs三组合突变菌株的3HP产量最高，达到3.49±0.33 g/l，比对照1.75±0.11 g/l提高约2倍。根据PG和3HP的发酵检测结果得出：csrB、ackA和acs的组合调控可以用于构建一株通用的大肠杆菌平台细胞，以促进乙酰辅酶A衍生产品的生物合成。 在PG和3HP的发酵过程中对平台细胞的生长状况、耗糖状态及发酵产物进行评估分析。PG发酵过程中，组合突变菌株与对照菌株的细胞生长及耗糖速度无明显差异， 3HP发酵过程中，组合突变菌株的细胞生长及耗糖速度明显低于对照菌株。然而，PG和3HP重组菌株的细胞产率高于对照菌株，由此表明，csrB、ackA和acs的组合调控能够提高葡萄糖的利用率。该平台细胞不仅能够显著提高PG和3HP的生物合成，还能有效控制乙酸副产物积累，乙酸副产物的浓度均降低90%以上。 综上所述，由csrB、ackA和acs组合调控构建的平台细胞，能够为乙酰辅酶A衍生产品的生物合成提供良好的表达宿主，同时有效提高葡萄糖利用率，控制乙酸副产物积累，降低微生物工业生产的成本，具有重要的工业应用价值。 |
| 学科主题 | 生物学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2019-09-01 |
| 源URL | [http://ir.qibebt.ac.cn/handle/337004/9752]  |
| 专题 | 青岛生物能源与过程研究所_材料生物技术研究中心 |
| 作者单位 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘敏. 乙酰辅酶A衍生产品生物平台细胞的构建与研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2016. |
入库方式： OAI收割
来源：青岛生物能源与过程研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。