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代谢工程改造大肠杆菌一碳模块高效合成L-甲硫氨酸 被引量：2
1
作者 张博 王莹 +2 位作者 牛坤 柳志强 郑裕国 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3302-3317,共16页
L-甲硫氨酸又名L-蛋氨酸,是人体必需8种氨基酸之一,在饲料、医药、食品领域具有重要应用。以实验室前期构建的M2(Escherichia coli W3110?IJAHFEBC/PAM)为出发菌株,以模块化代谢工程策略构建了一株L-甲硫氨酸高产菌株。首先通过过表达... L-甲硫氨酸又名L-蛋氨酸,是人体必需8种氨基酸之一,在饲料、医药、食品领域具有重要应用。以实验室前期构建的M2(Escherichia coli W3110?IJAHFEBC/PAM)为出发菌株,以模块化代谢工程策略构建了一株L-甲硫氨酸高产菌株。首先通过过表达亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolate reductase,MetF)和筛选不同来源的丝氨酸羟甲基转移酶(hydroxymethyltransferase,GlyA),增强了一碳模块甲基供体的生成,优化了一碳模块。随后针对一碳模块的前体供应,过表达了胱醚裂解酶(cysteamine lyase,MalY)和半胱氨酸内运基因(fliY),有效地提高了L-高半胱氨酸和L-半胱氨酸的供应。最终摇瓶发酵L-甲硫氨酸的产量由2.8 g/L提高至4.05 g/L,5 L发酵罐中达到18.26 g/L。研究结果表明,一碳模块对L-甲硫氨酸的生物合成具有十分重要的影响,在细胞内通过优化一碳模块,可以实现L-甲硫氨酸的高效生物合成。本研究为进一步提高微生物发酵生产L-甲硫氨酸的水平奠定了基础。 展开更多
关键词 生物合成 基因协同表达 L-甲硫氨酸 代谢工程 发酵工程
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线粒体基因与核基因协同表达的机制 被引量：3
2
作者 顾明亮 汪业军 +1 位作者 陈姝 张永彪 《生命的化学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期803-811,共9页
线粒体的能量代谢需要线粒体与细胞核的信息交流及两套基因组的协同表达。核基因与线粒体基因表达的协调依赖于转录因子,如核呼吸因子1(nuclear respiratory factor1,NSF1)、NRF2、线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor ... 线粒体的能量代谢需要线粒体与细胞核的信息交流及两套基因组的协同表达。核基因与线粒体基因表达的协调依赖于转录因子,如核呼吸因子1(nuclear respiratory factor1,NSF1)、NRF2、线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A,TFAM)、线粒体转录因子B(TFBM)、过氧化物体增殖活化受体α(peroxisome proliferator-activated receptor α,PPARα)、雌激素相关受体α(estrogen-related receptor α,ERRα)、特异性蛋白质1(specificity protein 1,Sp1)等,与过氧化物体增殖活化受体γ辅活化因子1(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1,PGC-1)家族如PGC-1α、PGC-1β、PGC-1相关的辅活化因子(PGC-1-related coactivator,PRC)等之间的相互作用。首先,上述转录因子与呼吸链靶基因结合,作用于特定基因的转录、翻译和复制装置以及蛋白质输入和装配装置,通过转录因子之间的相互作用控制线粒体的功能状态。其次,在生理和病理条件下,线粒体存在由线粒体向细胞核的逆向信号传导通路。该通路涉及众多的信号分子,它们将感应信号传递到细胞核并影响核基因的表达。核基因表达的变化导致细胞代谢的重新调整以使细胞适应线粒体的功能状态。本文系统阐述了线粒体基因与核基因协同表达的机制,为我们理解线粒体能量代谢和基于信号传递的功能整合提供一个基础框架。 展开更多
关键词 线粒体 转录因子 顺向调节 逆向调节 基因协同表达
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基于碳硫模块平衡策略的大肠杆菌高产L-半胱氨酸菌株构建 被引量：2
3
作者 张博 陈开 +3 位作者 杨辉 吴梓丹 柳志强 郑裕国 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4567-4586,共20页
L-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,因其多样的生理功能,L-半胱氨酸在医药、化妆品和食品工业中有着广泛的应用。模块化代谢工程策略在细胞工厂的构建中具有极大的潜力。本研究利用碳硫模块协同表达策略进行大肠杆菌的L-半胱氨酸合成途... L-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,因其多样的生理功能,L-半胱氨酸在医药、化妆品和食品工业中有着广泛的应用。模块化代谢工程策略在细胞工厂的构建中具有极大的潜力。本研究利用碳硫模块协同表达策略进行大肠杆菌的L-半胱氨酸合成途径构建,构建了一株L-半胱氨酸合成基因工程菌。首先,通过增强L-半胱氨酸前体物质L-丝氨酸(serAf、serB和serCCg)的生物合成以及转录调控因子CysB的表达,L-半胱氨酸的产量由0提高到(0.38±0.02)g/L。然后,通过促进L-半胱氨酸转运和无机硫源的吸收同化、减弱L-半胱氨酸和L-丝氨酸的降解以及异源表达cysEf和cysBSt,L-半胱氨酸的产量提升至(3.82±0.01)g/L。最后,为了优化碳模块和硫模块的代谢通量,协同表达硫酸盐同化途径与硫代硫酸盐同化途径的基因cysM、nrdH、cysK以及cysIJ,得到L-半胱氨酸高产菌株。在500 mL摇瓶和2 L发酵罐中分别实现了(4.17±0.07)g/L和(11.94±0.1)g/L的L-半胱氨酸积累。研究结果表明,在细胞内通过对硫碳模块间代谢通量的协调控制,可以实现L-半胱氨酸的高效生物合成。研究结果为微生物发酵生产L-半胱氨酸的产业化奠定了基础。 展开更多
关键词 生物合成 基因协同表达 L-半胱氨酸 代谢工程 发酵工程
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