谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)生产L-缬氨酸的代谢工程研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31370131
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    82.0万
  • 负责人：
    王小元
  • 依托单位：
    江南大学
  • 学科分类：
    C0104.微生物遗传与生物合成
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

L-valine, an essential amino acid for human, is widely demanded the domestic and foreign markets in products of food, medicine and feed. L-valine is mainly produced by Corynebacterium glutamicum obtained by traditional mutagenesis，in which the L-valine yield is not high enough. Therefore, there is an urgent need for metabolic engineering optimization of the bacterium to increase its L-valine production. However, the biosynthesis pathway of L-valine in C. glutamicum are complex, and transcriptionally regulated and inhibited by L-valine, making the metabolic engineering research more difficult. This project will carry out metabolic engineering to increase L-valine production in C. glutamicum, using transcriptomics, proteomics and metabolomics to accumulate the key precursors, to break the feedback inhibition, and to increase L-valine secretion.The results would be useful for modifying industrial bacteria for production of other amino acids.
L-缬氨酸是人体必需氨基酸，广泛应用于食品、医药及饲料等行业，在国内外市场上供不应求。目前L-缬氨酸发酵生产主要采用传统诱变育种得到的谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)，这些菌的L-缬氨酸产量较低而杂酸较高，迫切需要进行代谢工程优化。但是C. glutamicum中L-缬氨酸的生物合成途径相当复杂，且受到产物反馈抑制和转录调控，为代谢工程改造增加了难度。本项目拟利用C. glutamicum的基因组信息，结合转录组学，从阻止杂酸合成、积累关键前体物质、解除反馈抑制和增加产物分泌等方面对C. glutamicum 进行代谢工程定向改造，使其能够最大限度地合成并分泌L-缬氨酸。本项目研究不仅有利于C. glutamicum L-缬氨酸发酵生产,而且对其它氨基酸工业生产菌的代谢工程改造具有重要的指导作用。

结项摘要

L-缬氨酸是人体必需氨基酸，广泛应用于食品、医药及饲料等行业，在国内外市场上供不应求。L-缬氨酸发酵生产主要采用传统诱变育种得到的谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)，这些菌的L-缬氨酸产量较低而杂酸较高，迫切需要进行代谢工程优化。但是C. glutamicum中L-缬氨酸的生物合成途径相当复杂，且受到产物反馈抑制和转录调控，为代谢工程改造增加了难度。本项目利用C. glutamicum的基因组信息，结合转录组学和蛋白组学，从阻止杂酸合成、积累关键前体物质、解除反馈抑制和增加产物分泌等方面对C. glutamicum 进行代谢工程定向改造，使其能够最大限度地合成并分泌L-缬氨酸。在本项目实施过程中，我们构建了适用于C. glutamicum的新型基因敲除及表达系统，并利用这些系统通过多个C. glutamicum基因的敲除及表达， 促进L-缬氨酸高效合成；通过转录组和蛋白组学研究了L-缬氨酸高产菌株C. glutamicum VWB-1的代谢网络调控；研究了Lrp对C. glutamicum VWB-1及ATCC13869中L-缬氨酸代谢调控作用，并用于L-缬氨酸高产菌株的代谢工程改造。本项目研究结果不仅有利于C. glutamicum L-缬氨酸发酵生产,而且对其它氨基酸工业生产菌的代谢工程改造具有重要的指导作用。

项目成果

期刊论文数量（20）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Acetohydroxyacid synthases: evolution, structure, and function
乙酰羟酸合酶：进化、结构和功能
  • DOI：
    10.1007/s00253-016-7809-9
  • 发表时间：
    2016-10-01
  • 期刊：
    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Liu, Yadi;Li, Yanyan;Wang, Xiaoyuan
  • 通讯作者：
    Wang, Xiaoyuan
Molecular evolution of threonine dehydratase in bacteria.
细菌中苏氨酸脱水酶的分子进化
  • DOI：
    10.1371/journal.pone.0080750
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    PloS one
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Yu X;Li Y;Wang X
  • 通讯作者：
    Wang X
Metabolic engineering of Escherichia coli to produce gamma-aminobutyric acid using xylose
大肠杆菌利用木糖生产γ-氨基丁酸的代谢工程
  • DOI：
    10.1007/s00253-017-8162-3
  • 发表时间：
    2017-02
  • 期刊：
    Applied Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Zhao Anqi;Hu Xiaoqing;Wang Xiaoyuan
  • 通讯作者：
    Wang Xiaoyuan
Impact of mycolic acid deficiency on cells of Corynebacterium glutamicum ATCC13869
分枝菌酸缺乏对谷氨酸棒杆菌ATCC13869细胞的影响
  • DOI：
    10.1002/bab.1622
  • 发表时间：
    2018-05-01
  • 期刊：
    BIOTECHNOLOGY AND APPLIED BIOCHEMISTRY
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Gao, Yunfei;Hu, Xiaoqing;Wang, Xiaoyuan
  • 通讯作者：
    Wang, Xiaoyuan
Overexpression of methionine adenosyltransferase in Corynebacterium glutamicum for production of S-adenosyl-l-methionine
谷氨酸棒杆菌中甲硫氨酸腺苷转移酶的过表达用于生产 S-腺苷-L-甲硫氨酸
  • DOI：
    10.1002/bab.1425
  • 发表时间：
    2016-09-01
  • 期刊：
    BIOTECHNOLOGY AND APPLIED BIOCHEMISTRY
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Han, Guoqiang;Hu, Xiaoqing;Wang, Xiaoyuan
  • 通讯作者：
    Wang, Xiaoyuan

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  • 通讯作者：
    王小元

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基于分子精准编辑利用大肠杆菌生物合成百日咳疫苗脂多糖抗原
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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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