代谢工程改造大肠杆菌高产O-乙酰高丝氨酸的关键问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31801526
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2003.食品微生物学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

O-Acetylhomoserine is a key precursor for L-methionine production by bioconversion, and L-methionine is widely used in the fields of feed industry, food industry and medicine. Up to now, the efficient biosynthesis of O-acetylhomoserine is hardly achievable. In our earlier study, the biosynthetic pathway of O-acetyl-homoserine in Escherichia coli was constructed, and the feedback inhibition of homoserine acetyltransferase by O-acetylhomoserine was first discovered. However, the molecular mechanism of feedback inhibition by O-acetylhomoserine is unclear. Furthermore, the need for large quantities of reducing power and co-factors, competing metabolic pathways and complex metabolic regulation are the limit factors for the efficient production of O-acetylhomoserine. In this study, the feedback-inhibition resistance and stability of homoserine acetyltransferase will be improved by protein engineering, and the mechanism of anti-feedback will be analyzed by homology modeling. Furthermore, the biosynthesis pathway of O-acetylhomoserine will be systematically optimized by increasing the metabolic flow, optimizing the biosynthesis of reducing power and cofactors, and an efficient strain for O-acetylhomoserine production will be constructed. These results will not only elucidate the anti-feedback mechanism of homoserine acetyltransferase, but also provide a good foundation for L-methionine production by bioconversion.
O-乙酰高丝氨酸是生物转化法合成L-甲硫氨酸的关键前体化合物,而甲硫氨酸在饲料、食品、医药等领域具有广泛的用途。目前,O-乙酰高丝氨酸难以高效地生物合成。前期我们在大肠杆菌构建了O-乙酰高丝氨酸合成途径,首次发现O-乙酰高丝氨酸的合成受高丝氨酸乙酰转移酶的反馈抑制,有关该反馈抑制机理尚不明确。此外,大量还原力及辅因子的需求、竞争支路的存在以及复杂的代谢调控是O-乙酰高丝氨酸高效合成的限制因素。本研究拟对高丝氨酸乙酰转移酶进行蛋白改造,提高其抗O-乙酰高丝氨酸反馈抑制的能力及稳定性,并通过同源建模分析突变位点与抗反馈之间的关系;通过系统优化O-乙酰高丝氨酸代谢途径,包括提高O-乙酰高丝氨酸合成代谢流、优化还原力和辅因子的生物合成,获得O-乙酰高丝氨酸高产菌株。相关工作不仅可以阐明高丝氨酸乙酰转移酶抗O-乙酰高丝氨酸反馈抑制机理,同时也为生物转化法生产L-甲硫氨酸奠定良好基础。

结项摘要

OAH是一种具有潜在工业应用价值的前体化合物,是生物转化法合成L-甲硫氨酸的关键原料。但是由于其生物合成途径复杂,关键途径酶活性受到严谨反馈抑制效应,目前微生物难以高效合成O-乙酰高丝氨酸。本研究通过蛋白质工程等策略对高丝氨酸乙酰转移酶进行定向改造,获得了多个酶活性及抗O-乙酰高丝氨酸反馈性能提升的有益突变体,同时结合系统代谢工程方法对代谢途径进行组合优化,实现了大肠杆菌O-乙酰高丝氨酸的高效合成,最终获得的工程菌株能够发酵生产62.7g/L的O-乙酰高丝氨酸。相关研究可以为生物转化法生产下游产品L-甲硫氨酸奠定良好基础。

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)
Combining Protein and Metabolic Engineering Strategies for High-Level Production of O-Acetylhomoserine in Escherichia coli
结合蛋白质和代谢工程策略在大肠杆菌中高水平生产 O-乙酰高丝氨酸
  • DOI:
    10.1021/acssynbio.9b00042
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Synthetic Biology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Wei Liang;Wang Qian;Xu Ning;Cheng Jian;Zhou Wei;Han Guoqiang;Jiang Huifeng;Liu Jun;Ma Yanhe
  • 通讯作者:
    Ma Yanhe
Recent advances of pH homeostasis mechanisms in Corynebacterium glutamicum
谷氨酸棒杆菌pH稳态机制研究进展
  • DOI:
    10.1007/s11274-019-2770-2
  • 发表时间:
    2019-12-01
  • 期刊:
    WORLD JOURNAL OF MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Guo, Jing;Ma, Zhenping;Xu, Ning
  • 通讯作者:
    Xu, Ning
Deletion of cg1360 Affects ATP Synthase Function and Enhances Production of L-Valine in Corynebacterium glutamicum
cg1360 缺失影响 ATP 合酶功能并增强谷氨酸棒杆菌中 L-缬氨酸的产生
  • DOI:
    10.4014/jmb.1904.04019
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Microbiology and Biotechnology
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Xiaochen Wang;Hongyu Yang;Wei Zhou;Jun Liu;Ning Xu
  • 通讯作者:
    Ning Xu
谷氨酸棒杆菌过氧化氢酶的异源表达、纯化以及酶学性质
  • DOI:
    10.13345/j.cjb.190544
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生物工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨弘宇;张雪;马振平;徐宁;刘君
  • 通讯作者:
    刘君

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

一种高梯度静磁场感应式全流量磨粒监测传感器
  • DOI:
    10.19650/j.cnki.cjsi.j2006246
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    仪器仪表学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    萧红;周威;罗久飞;谭峰;冯松
  • 通讯作者:
    冯松
Plastic Hinge Capacity Prediction for Existing RC Rectangular Columns to Load Reversals
现有 RC 矩形柱的塑料铰链承载能力预测
  • DOI:
    10.1007/s12205-018-0454-3
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    KSCE Journal of Civil Engineering
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    耿相日;周威
  • 通讯作者:
    周威
混凝土结构全英文课程在线教学改革探讨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    教育教学论坛
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王代玉;姜洪斌;周威
  • 通讯作者:
    周威
肝纤维化相关基因C16orf54的克隆及表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    胃肠病学和肝病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周威;杜雅菊;吕志武;肖凡;李学永;魏红莲;成军;魏红山
  • 通讯作者:
    魏红山
自复位混凝土剪力墙抗震性能研究进展与展望
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    哈尔滨工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周威;刘洋;郑文忠
  • 通讯作者:
    郑文忠

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

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