基于合成生物学构建与优化花生四烯酸异源合成新途径的应用基础研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21476111
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    100.0万
  • 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:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Arachidonic acid (ARA), which is an essential polyunsaturated fatty acid for human, has got more and more attention in the application of food, medicine, and other fields. At present, the main source of ARA is derived from the fermentative production of ARA-rich lipids by the filamentous fungus Mortierella alpina. However, some hindering obstacles, i.e., growth cycle is long, and the fermentation process is difficult to control, are still existed in this process. This makes the cost and price of the final product very high. This study aims to construct a novel ARA biosynthetic metabolic pathway (Δ8 pathway) in Yarrowia lipolytica which is a GRAS strain and has rapid growth rate and high biomass accumulation ability using the method of synthetic biology. 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, and thus 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. This would lay a theoretical foundation for fulfilling efficient and low cost production of high quality ARA-rich lipid, and provide guidelines for constructing the synthetic metabolic pathways to achieve high other polyunsaturated fatty acids accumulation.
花生四烯酸是一种人体必需的多不饱和脂肪酸,因在食品和医疗保健等领域有着重要应用而得到广泛关注;目前,普遍采用丝状真菌高山被孢霉发酵生产;但这种方法发酵周期长,过程控制较难,导致花生四烯酸产量低、成本高。本研究针对上述问题,基于合成生物学原理,采用DNA assembler(体内DNA装配)技术在不能够合成花生四烯酸,但生长快速且生物量高的GRAS菌株解脂耶氏酵母体内,快速组装花生四烯酸合成的新途径,通过启动子水平的优化,将人工构建的花生四烯酸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,优化功能模块和宿主细胞之间的适配程度,提高花生四烯酸生物合成新路线效率的同时,剖析人工构建的花生四烯酸合成代谢途径和宿主细胞的适配机制,并为其它类似的多不饱和脂肪酸代谢途径的构建与组装提供借鉴。

结项摘要

解脂耶氏酵母是一种被FDA公认的安全微生物。由于其自身独特的遗传特性,解脂耶氏酵母已受到很多研究团队的关注。尤其,随着代谢工程与合成生物技术的快速发展,很多团队将解脂耶氏酵母作为底盘细胞用于合成重要精细化学品。花生四烯酸是一种功能性多不饱和脂肪酸,目前,花生四烯酸的来源主要有组织提取法、微生物发酵法与代谢工程改造生物体的异源合成法。然而,动物组织提取法存在获取量低,无法满足市场需求;选用微生物(如高山被孢霉)发酵过程中存在生产强度低、生产成本高等问题;通过代谢工程改造生物体(如拟南芥、烟草)异源合成花生四烯酸同样面临一些缺点,如植物体生长受限、合成产量低。针对此,本研究以解脂耶氏酵母异源高效合成花生四烯酸为目标,通过建立解脂耶氏酵母体内多基因代谢途径一步组装技术平台,在该酵母体内分别组装两条不同的花生四烯酸合成途径,在此基础上,最终实现了花生四烯酸在解脂耶氏酵母体内的高效合成。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dispersible MoS2 Nanosheets Activated TGF-beta/Smad Pathway and Perturbed the Metabolome of Human Dermal Fibroblasts
可分散的 MoS2 纳米片激活 TGF-β/Smad 通路并扰乱人真皮成纤维细胞的代谢组
  • DOI:
    10.1021/acsbiomaterials.7b00575
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    ACS Biomaterials-Science & Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yu Yadong;Wu Na;Li Yanliang;Li Yangying;Zhang Lei;Yang Qi;Miao Wenjun;Ding Xuefang;Jiang Ling;Huang He
  • 通讯作者:
    Huang He
Enhancing Menaquinone-7 Production by Bacillus natto R127 Through the Nutritional Factors and Surfactant
通过营养因子和表面活性剂提高纳豆芽孢杆菌 R127 的 Menaquinone-7 产量
  • DOI:
    10.1007/s12010-017-2423-6
  • 发表时间:
    2017-08-01
  • 期刊:
    APPLIED BIOCHEMISTRY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Hu, Xue-chao;Liu, Wei-ming;Huang, He
  • 通讯作者:
    Huang, He
Engineering Yarrowia lipolytica for arachidonic acid production through rapid assembly of metabolic pathway
通过快速组装代谢途径对解脂耶氏酵母进行改造以生产花生四烯酸
  • DOI:
    10.1016/j.bej.2016.12.004
  • 发表时间:
    2017-03-15
  • 期刊:
    BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Liu, Hu-Hu;Madzak, Catherine;Ji, Xiao-Jun
  • 通讯作者:
    Ji, Xiao-Jun
Genome Sequence of Schizochytrium sp. CCTCC M209059, an Effective Producer of Docosahexaenoic Acid-Rich Lipids.
裂殖壶菌属的基因组序列。
  • DOI:
    10.1128/genomea.00819-15
  • 发表时间:
    2015-08-06
  • 期刊:
    Genome announcements
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ji XJ;Mo KQ;Ren LJ;Li GL;Huang JZ;Huang H
  • 通讯作者:
    Huang H
Mechanism of Arachidonic Acid Accumulation during Aging in Mortierella alpina: A Large-Scale Label-Free Comparative Proteomics Study
高山被孢霉衰老过程中花生四烯酸积累的机制:大规模无标记比较蛋白质组学研究
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.6b03284
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Yu Yadong;Li Tao;Wu Na;Ren Lujing;Jiang Ling;Ji Xiaojun;Huang He
  • 通讯作者:
    Huang He

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其他文献

纳米复合材料固定化酶的研究进展
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  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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积累L-苹果酸的米根霉突变株酶活性初探
  • DOI:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    黄和
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    黄和
应用代谢通量法分析花生四烯酸的合成过程
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    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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碳、氮源对纳豆芽孢杆菌R127发酵产维生素K2的影响
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生物加工过程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王丽;张绮悦;任路静;黄和
  • 通讯作者:
    黄和

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黄和的其他基金

耐辐射菌来源的耐铅元件的功能化设计及生物适配分子机制研究
  • 批准号:
    21776136
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    2017
  • 资助金额:
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    210.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目
K.oxytoca利用葡萄糖与木糖混合发酵产2,3-丁二醇
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相似国自然基金

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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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