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理性设计和构建过量合成莽草酸的大肠杆菌代谢工程菌

日期:2020-02-26     浏览:746    下载:0     体积:7.77M     评论:0    


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 李明明1,2,陈献忠1,2,周丽1,2,沈微1,2,樊游1,2,王正祥1,2
1 江南大学 工业生物技术教育部重点实验室,江苏 无锡 214122
2 江南大学生物工程学院, 江苏 无锡 214122
李明明, 陈献忠, 周丽, 等. 理性构建过量合成莽草酸的大肠杆菌代谢工程菌. 生物工程学报, 2013, 29(1): 56−67.
Li MM, Chen XZ, Zhou L, et al. Rational design and construction of an overproducing shikimic acid Escherichia coli by
metabolic engineering. Chin J Biotech, 2013, 29(1): 56−67.
 
摘 要: 利用代谢工程手段理性改造野生大肠杆菌的莽草酸 (Shikimic acid,SA) 合成途径及相关代谢节点,以构建高产莽草酸的工程菌株。根据细胞代谢网络分析,利用Red-Xer 重组系统连续删除了野生型大肠杆菌CICIM B0013 的莽草酸激酶基因 (aroL、aroK),葡萄糖磷酸转移酶系统 (PTS) 的关键组分EIICBglc 的编码基因 (ptsG) 以及奎宁酸/莽草酸脱氢酶基因 (ydiB) 并系统评价了基因删除对细胞的生长、葡萄糖代谢和莽草酸积累的影响。aroL、aroK 的删除阻断了莽草酸进一步转化成为莽草酸-3-磷酸,初步提高莽草酸的累积。删除ptsG 基因使大肠杆菌PTS 系统部分缺失,细胞通过GalP-glk (半乳糖透性酶-葡萄糖激酶) 途径,利用ATP 将葡萄糖磷酸化后进入细胞。利用该途径运输葡萄糖能够减少PEP 的消耗,使得更多的碳代谢流进入莽草酸合成途径,从而显著提高了莽草酸的产量。在此基础上删除ydiB 基因,阻止了莽草酸合成的前体物质3-脱氢奎宁酸转化为副产物奎宁酸 (Quinic acid,QA),进一步提高了莽草酸的累积。初步发酵显示4 个基因缺失的大肠杆菌代谢工程菌生产莽草酸的能力比原始菌提高了90 多倍。
 
关键词: 大肠杆菌,Red-Xer 重组系统,基因删除,莽草酸,代谢工程
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