紫杉醇及其类似物生产的代谢工程研究进展

大量生产抗癌新药紫杉醇是目前生物技术的研究热点之一。通过对紫杉醇生物合成途径中关键酶基因的分离、克隆与遗传转化等方面最新研究结果进行评述 ,指出通过紫杉醇次生代谢途径中关键酶的基因改造及遗传转化 ,构建高效表达紫杉醇或其重要前体紫杉烷的基因工程细胞株 ,并建立其相应的基因表达调控方法 ,是解决紫杉醇药源问题的最有前途的方法之一。     

大肠杆菌中乙醇合成途径的构建

采用PCR技术扩增了运动发酵单孢菌Zymomonas mobilis的两个产乙醇的关键酶基因pdc和adhⅡ，分别克隆到载体pUC19和pUC18中，形成重组质粒pUC19::pdc和pUC18:adh，从中分离出两基因并串联到经Eco RI酶切的pUC18中，转化大肠杆菌E.coli DH5a获得重组质粒pPA。携带pPA的重组菌Pp a被证明具有丙酮酸脱羧酶酶活且提高了乙醇脱氢酶酶活。通过代谢工程在Escerichia coli中成功地构建了乙醇合成途径。     

微生物发酵生产C_4二元羧酸研究进展

C4二元羧酸(苹果酸、延胡索酸和琥珀酸等)是TCA循环中重要的中间代谢产物,广泛用于食品、医药和化工等行业。由于市场潜在需求量巨大,微生物发酵法生产C4二元羧酸备受关注。从自然界筛选的微生物可以大量积累C4二元羧酸,但存在诸多问题。而利用模式微生物生产C4二元羧酸具有很多优势,已成为国内外的研究热点。从三个方面综述了C4二元羧酸的研究进展:利用自然筛选及改造的微生物生产C4二元羧酸,代谢工程改造模式微生物生产C4二元羧酸,C4二元羧酸的发酵生产的代谢调控。最后,提出了微生物发酵法生产C4二元羧酸今后要解决的问题和发展方向。     

米曲霉外源表达系统研究进展

丝状真菌米曲霉是发酵工业的重要菌种,具有强大的蛋白分泌能力和较高的食品安全性,可作为表达外源蛋白的细胞工厂。近年来,米曲霉全基因组序列的测序完成和基于表达序列标签的基因组学研究,为深入研究米曲霉外源表达系统提供了条件。从基因组学进展、遗传转化体系等方面综述了米曲霉作为外源蛋白表达宿主的研究进展。针对米曲霉在外源蛋白表达中存在的瓶颈,提出构建蛋白酶缺陷株、使用强启动子、融合表达等策略,以提高外源蛋白的表达和产量。最后介绍了米曲霉表达系统的应用,利用米曲霉代谢工程菌生产工业用酶和次级代谢产品具有良好的前景。     

湖北工大研发CO2基生物琥珀酸

用自然界随处可见的绿色植物来代替石油,制备食品、化工等行业所需要的原材料,同时消耗大气中的二氧化碳缓解温室效应,这听起来是不是很神奇?日前,湖北工业大学一篇刊登在国际代谢工程领域影响因子最高的学术期刊《代谢工程》的科研论文,发布了这一最新研究成果。     

发酵法生产D-乳酸的研究进展

从发酵菌种、发酵工艺等方面综述了发酵法生产D-乳酸的国内外研究现状,着重介绍了代谢工程在发酵产酸方面的应用,对今后的研究趋势进行了展望。     

基于钝齿棒杆菌argGH启动子改造的L-瓜氨酸高效合成

L-瓜氨酸是尿素循环的重要中间体,在argGH编码酶的催化下易分解为L-精氨酸,在微生物体内难以大量积累。作者通过启动子替换手段,以弱启动子P-dapAB6替换调控argGH表达的启动子P-argG,构建了弱化L-瓜氨酸分解代谢途径的重组菌株Corynebacterium crenatum H-7-PdapAB6:argGH。重组菌株的转录水平和酶活力结果显示,重组菌株分解途径中argG和argH的基因表达水平下调,精胺琥珀酸合成酶ASS(argG编码)和精胺琥珀酸裂解酶ASL(argH编码)酶活分别降低91.80%和55.35%。摇瓶发酵结果表明,L-瓜氨酸的产量、糖酸转化率和生产强度分别为33.85 g/L、0.25 g/g和0.34 g/(L·h),较原始菌株分别提高了4.91、5.00和4.86倍。通过启动子替换策略,构建了L-瓜氨酸分解代谢途径弱化的工程菌株,初步实现了L-瓜氨酸的高效合成。     

大肠杆菌乙酰辅酶A代谢调控及其应用研究进展

利用生物法合成生物基化学品具有高效、绿色、可持续发展等优势。乙酰辅酶A作为细胞内物质代谢的重要中间产物,是利用生物转化法合成许多生物基化学品的重要前体,在微生物碳代谢过程中发挥着枢纽作用。本文综述了大肠杆菌乙酰辅酶A的合成、代谢调控策略及其重要应用,重点总结了乙酰辅酶A的合成途径及近期发展的提高乙酰辅酶A胞内通量的代谢调控策略,包括乙酸途径的代谢调控、丙酮酸合成乙酰辅酶A途径的代谢调控、中心碳代谢途径的代谢调控、β氧化合成乙酰辅酶A途径的代谢调控和乙酰辅酶A合成新途径的发掘,进一步展望了提高乙酰辅酶A供给的策略,利用基因组编辑技术构建合成乙酰辅酶A为前体化学品细胞工厂的方法。     

丙酮酸羧化酶对酿酒酵母积累琥珀酸的作用探究

为探究丙酮酸羧化酶及微量元素Ca~(2+)和生物素对酿酒酵母积累琥珀酸的作用,敲除了琥珀酸脱氢酶编码基因(SDH2)并过量表达来自米根霉的丙酮酸羧化酶基因(Ro PYC)。琥珀酸产量由(0. 011±0. 002) g/L提高至(0. 841±0. 020) g/L,较表达前提高了75. 45%。随后,外源添加不同浓度Ca~(2+)和生物素考察其对琥珀酸发酵的影响,结果发现,Ca~(2+)的添加促进了菌体的生长但不利于琥珀酸的积累,而外源添加浓度为16、32、64、96μg/L生物素时,琥珀酸产量分别提高75. 04%、84. 26%、69. 28%、66. 79%。其中生物素质量浓度为32μg/L时,琥珀酸产量达到最大为(0. 964±0. 02) g/L,且丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase,PC)酶活提高14. 42%,说明PC酶活的提高促进了酿酒酵母中琥珀酸的积累。该研究为解决酿酒酵母琥珀酸合成过程中前体碳代谢流不足问题提供了新的解决思路。     

乳酸菌胞外多糖代谢工程

介绍了代谢工程改造产胞外多糖（exopolysaccharide,EPs）乳酸菌方面的进展。通过培养基与发酵条件优化,超量表达EPs合成的相关酶,在单个质粒上高拷贝克隆eps基因簇,或将含eps操纵子的质粒转入其它微生物进行表达都有可能提高EPS的产量。