高产L-乳酸的最小突变凝结芽孢杆菌基因工程菌的构建

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31200078
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0104.微生物遗传与生物合成
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Lactic acid fermentation is a typical end-product inhibition process. A large amount of neutralizing agent is required during the fermentation. The commonly used neutralizer is calcium carbonate, but this process results in waste byproduct gypsum production during lactic acid purification. Sodium hydroxide as neutralizing agent for lactic acid fermentation is friendly to environment. However, the stresses of sodium lactate to strains result in reduction of fermentation yields. Fermentation of L-lactic acid with Bacillus coagulans has merits of non-sterilization and high product optical purity, which accord with low energy consumption and high quality production requirements. In this foundation, a previously screened and genome sequenced strain, Bacillus coagulans 2-6, is used to be research object. According to reverse metabolic engineering principle, first, random mutation and directional screening will be performed repeatedly to obtain a mutant strain with increased sodium lactate resistance ability. The genome of the mutant will be sequenced. Then, genome comparation and bioinformatics methods will be used to identify three to five positive mutated genes to be the targets for gene modification. Finally, Bacillus coagulans 2-6 will be genetically modified by allelic replacement to obtain a minimally mutated strain with better sodium lactate stress resistance and higher L-lactic acid production ability. The implementation of this project would lay the foundation for large scale application of Bacillus coagulans in sodium hydroxide-based clean lactic acid fermentation.
乳酸发酵是典型的产物抑制型反应,发酵过程中需添加大量中和剂,常用碳酸钙为中和剂,但乳酸提纯时会产生工业废物硫酸钙,以氢氧化钠为中和剂发酵则对环境友好,但乳酸钠对菌株的胁迫作用导致发酵产量偏低。凝结芽孢杆菌发酵生产L-乳酸培养基不需灭菌、产物光学纯度高,符合低能耗、高品质的生产要求。以前期筛选并完成基因组测序的凝结芽孢杆菌Bacillus coagulans 2-6为研究对象,根据反向代谢工程原理,先通过多次随机突变和定向筛选获得抗乳酸钠胁迫能力增强的突变株并完成基因组重测序,再利用比较基因组、生物信息学等方法鉴定3-5个有益突变基因作为靶基因,最后利用等位基因置换方法对Bacillus coagulans 2-6进行基因工程改造,构建抗乳酸钠胁迫能力强且高产L-乳酸的最小突变基因工程菌。本项目的顺利实施将为凝结芽孢杆菌在基于氢氧化钠中和的清洁乳酸发酵生产中的大规模应用奠定基础。

结项摘要

乳酸发酵是典型的产物抑制型反应,发酵过程中需添加大量中和剂,常用碳酸钙为中和剂,但乳酸提纯时会产生工业废物硫酸钙,以氢氧化钠为中和剂发酵则对环境友好,但乳酸钠对菌株的胁迫作用导致发酵产量偏低。凝结芽孢杆菌发酵生产L-乳酸培养基不需灭菌、产物光学纯度高,符合低能耗、高品质的生产要求。以前期筛选并完成基因组测序的凝结芽孢杆菌Bacillus coagulans 2-6为研究对象,根据反向代谢工程原理,通过随机突变和定向筛选获得了1株抗乳酸钠胁迫能力最强的突变株Na-2并完成了该突变株的基因组重测序,通过比较基因组、生物信息学等方法发现一个主要协同转运蛋白(MFS)的突变可能是造成凝结芽孢杆菌抗乳酸钠胁迫能力提高的主要原因,在B. coagulans DSM1中过量表达了MFS蛋白,证实了该蛋白的过量表达能够维持发酵液pH的相对稳定,从而提高菌株耐受乳酸钠的能力。.为继续筛选凝结芽孢杆菌中抗乳酸盐胁迫相关基因和蛋白,开展了比较蛋白质组和转录组学方面的研究。利用二维电泳和质谱鉴定技术研究了凝结芽孢杆菌2-6在乳酸钠胁迫和乳酸钙胁迫条件下蛋白表达的差异,成功鉴定出四个在乳酸盐胁迫条件下高表达的蛋白。利用转录组测序技术研究了凝结芽孢杆菌2-6在乳酸盐胁迫条件下基因表达的差异。凝结芽孢杆菌对乳酸钠胁迫的应答机制包括:“氨基糖和核苷糖代谢”途径受到显著影响,“糖酵解”和“柠檬酸循环”途径受到负调节。凝结芽孢杆菌对乳酸钙胁迫的应答机制包括:“ABC转运蛋白”受到显著影响,“糖酵解”受到正调节。我们还鉴定了在乳酸盐胁迫条件下表达量上调五倍以上的基因,它们可能是基因工程改造的靶点。.总之,本研究发现了凝结芽孢杆菌抗乳酸盐胁迫的一些关键基因和蛋白,揭示了不同乳酸盐胁迫条件下该菌株的分子应答机制。这些结果对于利用代谢工程手段提高凝结芽孢杆菌抗乳酸盐胁迫能力和乳酸生产能力有着重要的用途。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Construction of a food-grade cell surface display system for Lactobacillus casei.
食品级干酪乳杆菌细胞表面展示系统的构建
  • DOI:
    10.1016/j.micres.2014.02.001
  • 发表时间:
    2014-09
  • 期刊:
    Microbiological research
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Qin J;Wang X;Kong J;Ma C;Xu P
  • 通讯作者:
    Xu P

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

秦加阳的其他基金

ε-聚赖氨酸转运分子机理与代谢工程研究
  • 批准号:
    32370094
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
转录因子Lrd364调控凝结芽孢杆菌乳酸盐抗逆性和L-乳酸生产能力的分子机制及最优化菌株设计
  • 批准号:
    31970086
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码