改造木糖非磷酸化代谢途径及莽草酸途径生物合成高附加值产物

发布时间：2024-01-27 11:44

　　随着石油资源的紧缺和环境的不断恶化,利用可再生资源构建微生物细胞工厂生产化学品、燃料和药品成为了研究重点。近年来,随着代谢工程与合成生物学的发展,实现了多种天然产物的生物合成。但是,由于缺乏已知的代谢途径或相关酶,且很多非天然产物没有相关的代谢途径,导致许多高附加值产物无法实现生物合成。为了解决这一问题,本研究利用酶的混杂性或改造已有酶的催化性质,从而拓宽酶的底物谱并构建人工代谢通路,实现了 6种高附加值化合物的生物合成。木糖作为木质纤维素中的第二大糖,在微生物中的代谢效率却远远低于葡萄糖。为了提高大肠杆菌的木糖利用效率,我们研究了木糖非磷酸化代谢途径中不同来源的相关酶,优化了木糖非磷酸化途径在大肠杆菌中的表达。并以此为基础,利用酶的混杂性,筛选途径中的关键酶,成功在大肠杆菌中鉴定了新的3,4-二羟基丁醛脱氢酶,从而构建了一条全新的3,4-二羟基丁酸生物合成途径,通过优化代谢网络,3,4-二羟基丁酸的摇瓶产量达到1.27 g/L,是目前已报导的最高产量。接着,我们利用蛋白质工程方法,理性设计并改造丙二醇脱水酶,通过解除底物抑制、增大催化口袋和优化金属离子催化距离将一个天然不催化1,2,...

【文章页数】：165 页

【学位级别】：博士

图１－１木糖磷酸化生物降解途径??Ｆｉｇ．?１－１?Ｘｙｌｏｓｅ?ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｖｅ?ｄｅｇｒｅｄａｔｉｏｎ?ｐａｔｈｗａｙ??上，、，

图１－２木糖非磷酸化生物降解途径??Ｆｉｇ．?１－２?Ｘｙｌｏｓｅ?ｎｏｎｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｖｅ?ｄｅｇｒｅｄａｔｉｏｎ?ｐａｔｈｗａｙ??

图１－４莽草酸代谢途径??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｈｉｋｉｍａｔｅ?ｐａｔｈｗａｙ??

图２－１人工设计全新的在大肠杆菌中由木糖生产３，４－ＤＨＢＡ的代谢途径

本文编号：3886903