细胞合成中链烷烃过程中酰基载体蛋白-硫酯酶适配性强化脂肪酸合成途径的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21706006
  • 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:
    B0812.生物化工与合成生物工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The development of synthetic biology gives us chance to transform genes into network, build targets synthesis module and enhancing target synthesis pathway by improving the adaptability between synthesis module and host cells. As fatty acid is an ideal precursor for bio-materials and bio-fuels, this research is focused on the key assistant protein - acyl carrier protein (ACP) in fatty acid synthesis pathway to deal with the bottleneck problem of low fatty acid chain length selectivity and yield. In this reseach, the adaptability among acyl carrier protein, FAS and thioesterase will be improved to enhance the fatty acid chain length selectivity and yield in biosynthesis of medium chain length alkanes process. Firstly, the adaptability among exogenetic acyl carrier protein, FAS and thioesterase was investigated by introducing different kinds of exogenetic acyl carrier protein, FAS and thioesterase genes into E. coli to find the essential matching regularity. Sencondly, the matching regularity was used for selecting the most suitable exogenetic acyl carrier protein, FAS according to the medium chain length fatty acid selective thioesterase to improve the fatty acid chain length’s (10-14 carbons) selectivity and yield in recombinant E. coli. Finally, the alkanes biosynthetic pathway was introduced into the recombinant E. coli with to get medium chain length alkanes with high middle chain length selectivity and yield.
合成生物学将基因连成网络,构建目标产物合成模块,通过分析及调试目标产物合成模块与宿主的适配性,强化目标产物合成途径。脂肪酸是生物材料、生物能源的优秀前体。本项目针对脂肪酸合成过程中所面临的选择性差的瓶颈问题,通过研究脂肪酸合成过程中关键辅助蛋白—酰基载体蛋白(Acyl Carrier Protein, ACP)、脂肪酸合成酶系及特异性硫酯酶间的匹配性,探讨提高重组细胞合成中链脂肪酸的链长选择性的机理。鉴于酰基载体蛋白在脂肪酸合成中的重要作用,首先探究外源ACP的介入对脂肪酸合成途径的物质流通路和碳链组成影响的基本规律;然后结合外源ACP对脂肪酸合成途径影响规律和ACP动力学匹配结果,对大肠杆菌的脂肪酸合成代谢途径网络进行改造,并组合中链脂肪酸合成途径与烷烃合成途径,最终在E.coli中实现高产量的中链烷烃的生产,验证适配性机制。将为实现产各种烷烃燃料的细胞工厂提供初步工作基础和理论依据。

结项摘要

脂肪酸是生物材料、生物能源的优秀前体,本研究探索了E.coli中外源脂肪酸合成辅助蛋白—酰基载体蛋白(ACP)的表达对底盘细胞和特定中链脂肪酸选择性硫酯酶表达条件下脂肪酸产量和碳链组成的影响,通过引入来自Umbellularia californica的链长特异性硫酯酶、麻疯树来源的酰基载体蛋白(ACP)基因和脂肪酸合成系统(FAS),对大肠杆菌的脂肪酸合成代谢途径网络进行了改造,最终在E.coli中实现了中链烷烃的较高选择性生产,改造获得的工程菌株中癸酸,月桂酸和肉豆蔻酸的浓度分别为0. 011mg/g,0.093mg/g和1.657mg/g;最终中链烷烃产物,壬烷,十一烷和十三烷的浓度分别为0.00062mg/g,0.0052mg/g和0.249mg/g。来自Umbellularia californica的硫酯酶将脂肪酸链长度控制在10-14个碳原子范围内,来自JC的带有完整FAS的ACP基因显著提高了中链脂肪酸的产量。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Prospects and perspectives foster enhanced research on bio-aviation fuels
前景和观点促进加强生物航空燃料研究
  • DOI:
    10.1016/j.jenvman.2020.111214
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Environmental Management
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Huili Zhang;Yunming Fang;Meng Wang;Lise Appels;Yimin Deng
  • 通讯作者:
    Yimin Deng
Computational Assessment of the Molecular Structure and Properties for High Energy Density Fuel
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  • DOI:
    10.1021/acs.jpca.9b11193
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Wang Shuai;Cui Ziheng;Yu Chunyan;Tan Tianwei
  • 通讯作者:
    Tan Tianwei
A new reactor for enzymatic synthesis of biodiesel from waste cooking oil: A static-mixed reactor pilot study
从废弃食用油酶法合成生物柴油的新型反应器:静态混合反应器中试研究
  • DOI:
    10.1016/j.renene.2020.02.086
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Renewable Energy
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Gong Haitao;Gao Lili;Nie Kaili;Wang Meng;Tan Tianwei
  • 通讯作者:
    Tan Tianwei
Green preparation of branched biolubricant by chemically modifying waste cooking oil with lipase and ionic liquid
脂肪酶和离子液体化学改性废食用油绿色制备支化生物润滑油
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2020.122918
  • 发表时间:
    2020-11-20
  • 期刊:
    JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Zhang, Wei;Ji, Hairui;Zhang, Xu
  • 通讯作者:
    Zhang, Xu
Biomass-derived aviation fuels: Challenges and perspective
生物质航空燃料:挑战与前景
  • DOI:
    10.1016/j.pecs.2019.04.004
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Progress in Energy and Combustion Science
  • 影响因子:
    29.5
  • 作者:
    Wang Meng;Dewil Raf.;Maniatis Kyriakos;Wheeldon John;Tan Tianwei;Baeyens Jan;Fang Yunming
  • 通讯作者:
    Fang Yunming

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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

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          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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