基于代谢中间产物浓度分析的L-丝氨酸合成途径研究

结题报告
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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31300048
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    赵志军
  • 依托单位：
    中国科学院上海高等研究院
  • 学科分类：
    C0103.微生物组学与代谢
  • 结题年份：
    2016
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

L-serine is a very important amino acid with many applications in pharmaceutica, food and cosmetic industries. However, some metabolic regulation mechanism for L-serine biosynthesis remained unknown. Due to this, this proposal will attempt to determine the concentrations of 31 kinds of intracellular metabolite in L-serine biosynthesis network by a newly-developed high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS) method. The analysis of these metabolites concentrations upon genetic modifications will contribute to the in-depth understanding of metabolic regulation mechanism of L-serine biosynthesis and identification of the promising engineering targets towards further improvement of L-serine biosynthesis .
L-丝氨酸作为一种重要氨基酸，广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。但微生物体内L-丝氨酸合成所受到的各种调控机制尚缺乏比较深入的探讨， 本申请拟以此为出发点，通过最新发展起来的胞内代谢物二级质谱定量分析技术，测定胞内L-丝氨酸合成代谢网络中31种重要代谢中间产物的浓度； 分析在分子改造L-丝氨酸合成途径前后，这些代谢中间产物的浓度变化规律，探讨微生物合成L-丝氨酸的代谢调控机制，搜寻可能存在的代谢限速节点，从而为进一步理性有效改造L-丝氨酸合成代谢提供理论指导。

结项摘要

L-丝氨酸（L-Ser）作为一种重要氨基酸，已广泛应用于医药、食品、化妆品等行业。而微生物发酵法生产L-Ser凭借原料廉价、产物纯度高等优点受到广泛关注。近年来，国内外学者均尝试对遗传操作简单的大肠杆菌进行代谢工程改造，培育L-Ser高产菌株，但鉴于大肠杆菌合成L-Ser的代谢网络复杂，特别是存在众多L-Ser向其它氨基酸转化的途径，导致目前文献报道的大肠杆菌发酵法L-Ser最高产量仅为约11.7 g/L。本研究以E.coli W3110为出发菌株，通过理性与非理性相结合方式优化L-Ser的合成代谢，探索了L-Ser的代谢中间产物测定方法，具体研究内容如下：.1..利用定点突变方法解除L-Ser对serA编码的磷酸甘油酸脱氢酶的反馈抑制，将serA突变基因与pgk、serC和serB依次插入至表达质粒pSC，构建质粒pSC-05。.2..敲除E. coli W3110基因组上编码丝氨酸脱水酶的基因sdaA；进一步通过随机突变方式，筛选获得了比酶活降低的丝氨酸羟甲基转移酶突变基因glyAm获得突变菌株SWCH-05；对菌株E. coli SWCH-05/pSC-05进行发酵罐补料分批发酵，L-Ser最高可积累11.4 g/L。.3..分别敲除E. coli SWCH-05基因组上与L-Ser吸收相关的四个基因sdaC、cycA、 sstT和tdcC，获得四个单基因敲除菌，L-Ser吸收活性测定分析表明，sdaC敲除菌的L-Ser吸收活性与对照菌E. coli SWCH-05相比下降了23.34%；将质粒pSC-05转化至四个敲除突变菌中进行发酵罐发酵，结果表明sdaC敲除菌的L-Ser产量最高达到了16.3 g/L，与对照菌株相比提高了43%。.4..在sstT、cycA、sdaC和tdcC的单基因敲除菌基础上，进一步构建了四个L-Ser吸收基因的11个组合突变菌，L-Ser吸收活性测定分析表明，在双基因和三基因敲除菌中，仅含有sdaC基因敲除突变的菌株表现出L-Ser吸收活性低于对照菌SWCH-05；而当四个基因均被敲除后，菌株L-Ser吸收活性基本降低至零点。将质粒pSC-05转化至11个多基因敲除突变菌中，进行摇瓶发酵实验，结果表明四基因敲除菌的L-Ser产量最高，达到450.58 mg/L，是出发菌SWCH-05（74.98 mg/L）的6倍

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
MntH与含锰过氧化氢酶共表达基因工程菌的构建与发酵优化
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    生物技术通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘岩;史吉平;赵志军;王绍明
  • 通讯作者：
    王绍明
大肠杆菌丝氨酸转运系统单基因敲除对丝氨酸生产的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    食品工业科技
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李晶;赵志军;史吉平;张霞
  • 通讯作者：
    张霞
微生物法生产L-丝氨酸代谢工程研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    生物技术通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王慧;史吉平;赵志军;丛丽娜
  • 通讯作者：
    丛丽娜

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其他文献

过表达ADH1B基因HepG2.2.15细胞株的建立
  • DOI：
    10.16050/j.cnki.issn1674-6309.2018.08.001
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    宁夏医科大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    冯薛烟;丁向春;雒夏;董辉;赵志军;马丽娜;海龙;胡彦超
  • 通讯作者：
    胡彦超
利用动物模型探明幼儿颅骨缺损修复中OPN、IGF-1和BGP的表达
  • DOI：
    10.16833/j.cnki.jbmc.2018.09.035
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    包头医学院学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    韩彦军;崔阳;赵志军;文平;张春阳
  • 通讯作者：
    张春阳
被毛在黑线仓鼠能量代谢、产热和体温调节的作用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    兽类学报
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    --
  • 作者：
    赵志军;曹静
  • 通讯作者：
    曹静
铁肥管道输液滴干对苹果铁营养的影响
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    果树学报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    薛进军;田自武;崔美香;刘贵巧;刘子英;赵志军;杨青芹;马幸幸
  • 通讯作者：
    马幸幸
调控人骨桥蛋白的miRNA预测研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    中国临床神经外科杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    苏里;赵志军;梅小龙;杨建华;包文平;张春阳
  • 通讯作者：
    张春阳

其他文献

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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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