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天大元英进实验室构建出高产香叶基香叶醇的工程菌株
来源:生物催化剂设计与改造服务   发布者:ailsa   日期:2017-12-07   今日/总浏览:4/598

摘要:

研究通过组合设计代谢途径,构建出高产香叶基香叶醇的工程酿酒酵母,优化过后最高产量达到437.52mg/L,在5L发酵罐中香叶基香叶醇的产量达到1315.44mg/L。

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酿酒酵母中生物合成GGOH的组合设计策略

(a)生产GGOH的途径组合;(b)具有不同启动子强度的GGOH生物合成模块的组合设计;(c)一步δ整合法的原理图解;

在复杂的代谢系统中,组合设计是获得最优解的有效策略。研究以酿酒酵母生产香叶基香叶醇(Geranylgeraniol,GGOH)为例,探索了酿酒酵母的代谢途径组合、启动子强度微调、拷贝数和整合位点变异的综合效应,构建了两条生物合成GGOH的途径分支。在第一条分支中,GGOH从异戊烯基焦磷酸(IPP)和法尼基二磷酸(FPP)转化而来。在第二条分支中,GGOH直接从IPP和二甲基烯丙基焦磷酸(DMAPP)获得。通过δ整合法(δ-integration)将下列组分合并整合到酵母中:启动子组合(由11种不同启动子构成的10种组合)、融合基因BTS1-ERG20、GGPPSsa(异源香叶基香叶基二磷酸合酶)、tHMGR(内源性N-末端截短基因3-羟基-3-甲基戊二酰基-CoA还原酶同工酶1)(如图1)。

结果一系列工程菌的GGOH产量从18.45mg/L到161.82mg/L。经过优化发酵培养基,GGOH的产量更是迅猛增加到437.52mg/L。因此,在碳有限的策略下,5L发酵罐中GGOH的产量达到1315.44mg/L。研究不仅为下游二萜类化合物超量生产开辟了广泛的机会,而且还证明了在微生物生产具有复杂结构的天然化合物中,基于组合设计的途径优化策略前途无量。

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