大肠杆菌异源合成光学纯(R,R)-2,3-丁二醇的代谢途径组装与人工调控研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:21376002
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万
- 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:2017
- 批准年份:2013
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2014-01-01 至2017-12-31
- 项目参与者:陈亚利; 胡耀池; 聂志奎; 沈梦秋; 夏志芳; 杨晗; 刘陆罡; 童颖佳;
- 关键词:
项目摘要
In the previous NSFC Youth Foundation, the applicant has successfully optimized the physiological function of 2,3-butanediol producing microbe by cofactor metabolic engineering. In the present proposal, the applicant intend to use the emerging synthetic biology method to optimize the microbial metabolism in related to 2,3-butanediol fermentation based on the previous achievement. A synthetic metabolic pathway of enantiomerically pure (R, R)-2,3-butanediol is intended to be constructed in Escherichia coli. The synthetic metabolic pathways harboring promoters with different strength were first constructed quickly using the DNA assembler technology. This would be beneficial for regulating the enzyme expression level accurately. Then the selected most efficient synthetic metabolic pathway will be integrated into the E. coli chromosome, fulfilling the expression of exogenous genes coordinately. The accurate regulation upon promoter combinations is supposed to optimize the adaptation between artificial regulatory elements and functional modules as well as that between functional modules and host cell. The object is to enhance the (R, R)-2,3-butanediol synthetic ability, and analyze the relationship and adaption mechanism between the synthetic metabolic pathway and the host. At the same time, in the present proposal, the artificial synthetic pathway would be integrated into the chromosome via the two-step homologous recombination method, thus, E. coli can be assigned the ability of stable enantiomerically pure (R, R)-2,3-butanediol production, and the physiological function of the synthetic metabolic pathway based on the module assembly may also be dissected.
围绕青年基金中采用辅酶工程优化产2,3-丁二醇微生物生理功能取得的进展,以生物合成光学纯(R,R)-2,3-丁二醇为研究对象,针对天然微生物不能专一合成光学纯(R,R)-2,3-丁二醇的难题,拟进一步采用合成生物学方法,在大肠杆菌中人工构建专一合成光学纯(R,R)-2,3-丁二醇的代谢途径。首先,基于DNA assembler技术一步组装并筛选不同强度启动子组合的(R,R)-2,3-丁二醇合成途径,通过将人工构建的代谢途径中每个酶的表达量加以限制并精确调控,实现最优的多基因联合协同表达;期望通过启动子精细调控,提高(R,R)-2,3-丁二醇合成效率的同时,剖析该人工合成代谢途径与宿主细胞的互作关系及适配机制。其次,通过两步同源重组方法实现人工合成代谢途径在染色体上精确敲入,赋予大肠杆菌稳定专一合成(R,R)-2,3-丁二醇代谢功能的同时,剖析这种基于模块组装获得的代谢途径的生理学功能。
结项摘要
以生物合成光学纯(R, R)-2,3-丁二醇为研究对象,针对天然微生物不能专一合成光学纯(R, R)-2,3-丁二醇的难题,采用合成生物学方法,在大肠杆菌中人工构建了专一合成光学纯(R, R)-2,3-丁二醇的代谢途径,通过启动子工程的手段实现了最优的多基因联合协同表达,提高了(R, R)-2,3-丁二醇合成效率的同时,剖析该人工合成代谢途径与宿主细胞的适配机制。并通过两步同源重组方法实现了人工合成代谢途径在染色体上精确敲入,赋予了大肠杆菌稳定专一合成(R, R)-2,3-丁二醇代谢功能的同时,剖析了这种基于模块组装获得的代谢途径的生理学功能。项目总体研究进展基本按照计划进行,利用合成生物学的技术手段在大肠杆菌中建立了(R, R)-2,3-丁二醇专一合成途径,使该化合物的产量达到了115 g/L,ee值>99%,并解析了人工合成代谢途径适配宿主细胞的机制。相关成果发表在包括生物化工顶级刊物Biotechnology and Bioengineering在内的期刊上。项目执行期间,共发表SCI论文16篇(第一/通讯),申请专利5项,授权2项,主编出版译著1部;受邀撰写Wiley出版社专著1个章节,国际会议邀请报告2次。
项目成果
期刊论文数量(28)
专著数量(2)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
A Yarrowia lipolytica strain engineered for arachidonic acid production counteracts metabolic burden by redirecting carbon flux towards intracellular fatty acid accumulation at the expense of organic acids secretion
一种专为生产花生四烯酸而设计的解脂耶氏酵母菌株,通过将碳通量重新导向细胞内脂肪酸积累(以牺牲有机酸分泌为代价)来抵消代谢负担
- DOI:10.1016/j.bej.2017.10.007
- 发表时间:2017-12-15
- 期刊:BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
- 影响因子:3.9
- 作者:Liu, Hu-Hu;Zeng, Si-Yu;Ji, Xiao-Jun
- 通讯作者:Ji, Xiao-Jun
微生物发酵产赤霉素的研究进展
- DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2016.11.034
- 发表时间:2016
- 期刊:化工进展
- 影响因子:--
- 作者:彭辉;施天穹;聂志奎;郭东升;黄和;纪晓俊
- 通讯作者:纪晓俊
Biotechnological applications of Yarrowia lipolytica: Past, present and future
解脂耶氏酵母的生物技术应用:过去、现在和未来
- DOI:10.1016/j.biotechadv.2015.07.010
- 发表时间:2015-12-01
- 期刊:BIOTECHNOLOGY ADVANCES
- 影响因子:16
- 作者:Liu, Hu-Hu;Ji, Xiao-Jun;Huang, He
- 通讯作者:Huang, He
Constructing a Synthetic Metabolic Pathway in Escherichia Coli to Produce the Enantiomerically Pure (R, R)-2,3-Butanediol
在大肠杆菌中构建合成代谢途径以生产对映体纯的 (R, R)-2,3-丁二醇。
- DOI:10.1002/bit.25512
- 发表时间:2015-05-01
- 期刊:BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING
- 影响因子:3.8
- 作者:Ji, Xiao-Jun;Liu, Lu-Gang;Huang, He
- 通讯作者:Huang, He
Development of a real-time bioprocess monitoring method for docosahexaenoic acid production by Schizochytrium sp.
开发裂殖壶菌生产二十二碳六烯酸的实时生物过程监测方法。
- DOI:10.1016/j.biortech.2016.05.044
- 发表时间:2016-09-01
- 期刊:BIORESOURCE TECHNOLOGY
- 影响因子:11.4
- 作者:Guo, Dong-Sheng;Ji, Xiao-Jun;Huang, He
- 通讯作者:Huang, He
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- 通讯作者:黄和
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