P450脂肪酸脱羧酶OleTJE的催化机理与代谢工程研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 房博 |
| 答辩日期 | 2016-05 |
| 文献子类 | 硕士 ; 学位论文 ; 硕士 ; 学位论文 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李盛英，张伟 |
| 关键词 | 生物燃料 P450脂肪酸脱羧酶 Oletje 还原伴侣蛋白 催化机理 |
| 学位专业 | 生物工程 |
| 英文摘要 | 为了解决能源稀缺的世界性难题，寻找能够替代化石燃料的可再生清洁能源成为当务之急。由生物储能物质脂肪酸衍生而来的脂肪烃类生物燃料被认为是最理想的石油类燃料替代品。在众多脂肪烃生物合成途径中，由来自于咸海鲜球菌Jeotgalicoccus sp. ATCC 8456的P450酶OleTJE催化的脂肪酸单步脱羧途径，被认为是最简单可行的一种。利用基因工程、酶工程和代谢工程手段，定向改造这一脂肪烃生物合成途径，对开发工业化生产生物燃料新方法具有重要的意义。 P450酶OleTJE作为CYP152家族的成员，以H2O2作为氧供体和电子供体，不仅能够催化不同链长的脂肪酸发生脱羧反应，生成相应链长的α-烯烃，而且能够催化脂肪酸发生羟基化反应生成α-和β-羟基脂肪酸。除此之外，OleTJE还能够分别以O2、NAD(P)H作为氧供体和电子供体，在还原伴侣蛋白的支撑下，催化脂肪酸发生上述两种反应。 为了解析OleTJE反应类型选择性的分子机制，本研究首先通过结构分析对OleTJE关键位点氨基酸残基进行了定点突变，系统分析了这些突变体的产烃能力，确定了Arg245、Ile170和His85这三个位点在决定产物分布和催化机理方面的重要性；其次，结合动力学分析，以及一系列异源还原伴侣对OleTJE催化功能的支撑作用，对OleTJE的具体催化机理进行了较为深入的研究，获得了体外高效支撑OleTJE脱羧活性的还原伴侣组合Fdx_0698和FdR_2658。这些工作为今后通过定向酶工程改造来提高OleTJE的整体产烃能力提供了基础理论支撑。 与此同时，为了提高以OleTJE作为细胞核心产烃元件生成中等链长脂肪烯烃的产率，从而尽可能契合航空燃料的物理化学特性，本研究还通过代谢工程手段将OleTJE脱羧与大肠杆菌脂肪酸合成和代谢途径结合，利用基因工程方法异源表达植物来源的硫酯酶，定向改变α-烯烃产物的链长。摇瓶发酵显示该法成功提高了C11 α-烯烃在总烯烃中的比例，达到58.2%。 综上，P450脂肪酸脱羧酶OleTJE的催化机理研究以及产烃途径的代谢工程改造不仅具有重要的理论意义，而且将为未来实现微生物合成α-烯烃的工业化应用打下基础。 |
| 学科主题 | 生物工程 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2020-12-01 |
| 源URL | [http://ir.qibebt.ac.cn/handle/337004/9776]  |
| 专题 | 青岛生物能源与过程研究所_酶工程团队 |
| 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 | 房博. P450脂肪酸脱羧酶OleTJE的催化机理与代谢工程研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2016. |
入库方式： OAI收割
来源：青岛生物能源与过程研究所
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