大肠杆菌复合碳源利用进行N-乙酰氨基葡萄糖合成研究

来源 :天津科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zygqqx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
N-乙酰氨基葡萄糖是一种重要的功能单糖,具有广阔的市场需求。目前,微生物发酵法成为N-乙酰氨基葡萄糖的重要生产方法,但N-乙酰氨基葡萄糖的生物合成需要与中心碳代谢过程竞争前体物,大量的葡萄糖用于细胞生长代谢,限制了N-乙酰氨基葡萄糖的转化率。本研究以实验室构建的一株Glc NAc生产菌GLA为出发菌,通过敲除pfk A基因,并强化甘油利用途径,实现了葡萄糖、甘油复合碳源利用过程的适当代谢分工,甘油主要进行细胞生长,葡萄糖主要进行N-乙酰氨基葡萄糖合成,提高了复合碳源的利用率与目标产物的转化率,实现了目标产物N-乙酰氨基葡萄糖产量/转化率/生产强度的同步提升。主要内容如下:(1)在GLA菌株中分别进行pfk A、pfk B的单独敲除及同时敲除,不同程度阻碍EMP途径中Glc NAc前体6-磷酸果糖的消耗,使更多的葡萄糖合成目标产物。摇瓶发酵结果显示,以葡萄糖、甘油复合碳源发酵时,pfk A单独敲除菌具有更加持久高效的Glc NAc生产能力,产量达到67.09 g/L。(2)糖酵解途径的部分阻断导致菌体生长出现较长的延滞期,为了进一步提高菌体生长速率,对甘油的利用途径进行了强化。通过对甘油利用途径中的限速关键酶甘油激酶基因glp K进行点突变,提高了甘油利用效率,从而加快了菌体的生长与目标产物的合成。摇瓶发酵结果显示,在以葡萄糖、甘油复合碳源发酵时,glp K点突变菌株发酵48 h,Glc NAc产量达到73.22 g/L,总碳源转化率相比未突变菌株提高了64%。(3)进一步优化复合碳源的比例,当甘油/葡萄糖(m:m)为1:8时,72 h产量达到93.2 g/L,复合碳源的转化率达到49.8%。(4)为确定最佳发酵条件,在5 L发酵罐上的扩大培养,甘油/葡萄糖(m:m)为1:8时,发酵70 h,Glc NAc产量为179.7 g/L,总碳源转化率为0.458 g/g,生产强度为2.57 g/L/h。本研究通过进行葡萄糖、甘油复合碳源的适当代谢分工,成功构建了一株Glc NAc生产菌,实现了Glc NAc产量/转化率/生产强度的同步提升,三种评价指标均为目前报道的最高水平,该策略可以为其它以糖酵解途径的中间代谢物为前体物的异源产物合成提供借鉴。
其他文献
阿尔茨海默病(AD)是一种起病隐匿的进行性发展的神经退行性疾病。β-淀粉样蛋白(Aβ)在脑内的异常聚集和沉淀是导致AD的主要原因之一。因此开发抑制Aβ聚集的药物是治疗AD的一种有效手段。前期研究发现托卡朋能显著抑制Aβ42的聚集,但是托卡朋有较强的肝毒性作用,这极大限制了它的临床应用。为了降低托卡朋的肝毒性作用,前期研究发现对其侧链基团进行结构改造,可以降低其肝毒性作用。本文选择两个侧链改造得到的
学位
四氢喹啉及四氢吡啶类化合物广泛存在于许多天然生物碱和合成药物中,是具有良好生物活性的药物分子骨架。并且四氢吡啶极易还原生成哌啶类化合物,而哌啶是FDA批准的小分子药物中最常见的含氮杂环。目前虽然有很多关于四氢喹啉和四氢吡啶类化合物合成方法的报道,但这些方法大多具有底物适用性差,经济效益低,反应条件要求较高的缺点。本课题开发了一种温和条件下的C-C键形成的亲核加成去芳构化反应方法来合成四氢喹啉及四氢
学位
甘露二糖是由两个D-甘露糖分子通过β-1,4糖苷键连接组成的一种功能性寡糖,具有增强机体免疫,提高肠道吸收功能,抗沙门氏菌感染以及抗过敏等益生功能,在食品药品等领域具有广阔的应用前景。本研究采用三种β-甘露聚糖酶Man A、Aa Man A和Ba Man113A分别与α-半乳糖苷酶Gal27A进行复配,研究它们在半乳甘露聚糖底物槐豆胶水解过程和水解产物中的区别以制备甘露二糖。研究发现α-半乳糖苷酶
学位
7-氮杂苯并呋喃类化合物是吡啶并呋喃类化合物的一种,是一类非常重要的杂环化合物。此类化合物被发现具有多种生物活性,比如抗肿瘤、抗菌、抗病毒等等,因而在药物研发领域具有很高的关注度。但是由于此类化合物自然界分布较少,其主要获得方式还是人工合成。而目前所报道的合成方法几乎都具有底物适用性差、反应成本高、环境污染严重等问题。所以设计一条底物适用性广、反应成本低、环境污染小的合成路线是当务之急。本课题共设
学位
神经氨酸酶(NA)在流感病毒的生命周期中发挥着重要作用,能够使唾液酸和糖蛋白之间的糖苷键水解,是现在设计抗流感药物的重要靶点。目前已上市的神经氨酸酶抑制剂包括扎那米韦、奥司他韦和帕拉米韦等,但随着新型流感病毒的潜在威胁和流感病毒耐药株的不断出现,抗流感药物的治疗效果有待提高。因此,开发出口服生物利用度高、耐药性好的抗流感药物具有重要意义。天然存在的唾液酸本身就是一种弱的神经氨酸酶抑制剂,早期研究发
学位
乙酸乙酯作为我国白酒中最重要的风味化合物之一,在白酒中有着举足轻重的呈香作用。适量的乙酸乙酯可以赋予白酒柔和的口感,含量过高会破坏酒体的平衡,产生不愉快的气味,然而含量过低会使白酒的风味寡淡。在白酒酿造过程中,酯类物质通常是由酵母代谢产生。为了深入理解酿酒酵母乙酸乙酯合成的分子机制,本实验以工业酿酒酵母AY12的单倍体a45为亲本菌株,通过过表达或者敲除酯合成酶相关基因EAT1、ATF1、ATF2
学位
乳酸菌在食品、医药等领域有广阔的应用前景。温度在乳酸菌的制备、储存、应用中都有着重要影响。本课题围绕乳酸菌温度敏感性启动子的挖掘分析来开展研究,以期为阐明乳酸菌温度胁迫应答机制及温度调控型乳酸菌基因工程表达策略提供新的理论与基础。本研究对不同温度(4、37、52℃)下处理后植物乳杆菌CGMCC8198转录组数据进行分析,结果在低温差异表达基因中鉴定出了63个上调基因和19个下调基因,在高温差异表达
学位
含氟化合物已成为一种广泛和重要的药物成分,在制药研发中有20-25%的药物含有至少一个氟原子。最早合成的氟化药物是抗肿瘤药5-氟尿嘧啶,它的抗癌活性体现在通过抑制胸苷酸酶来阻止细胞合成胸苷。药物分子中引入含氟基团受到越来越多研究者的关注。市售药物中大多数氟化合物由具有单个氟原子的烷基或芳基和三氟甲基组成,随着对候选药物进行氟化的兴趣增加,对候选药物进行二氟甲基化也引起了特别的关注。二氟甲基官能团可
学位
三阴性乳腺癌(Triple negative breast cancer,TNBC)是一类雌激素受体(Estrogen receptor,ER)、孕激素受体(Progesterone receptor,PR)以及人类表皮生长因子受体2(Human epidermal growth factor receptor,HER-2)的表达均为阴性的乳腺癌亚型,该类患者约占乳腺癌患者总数的20%-25%,具
学位
白玉菇也被称为“海鲜菇”,是一种流行于东亚地区(中国、朝鲜和日本)的食用菌。它富含钾、铁、有机酸、氨基酸、核黄酸、盐酸和维生素等营养成分,具有极高的药用价值。白玉菇在贮藏和运输过程中存在微生物滋生、呼吸速率高等问题,可能会降低其营养价值,造成严重的损失。聚乙烯醇(PVA)具有优良的成膜性、气体阻隔性、生物降解性和安全性,在食品保鲜包装中得到了广泛的应用。为解决白玉菇贮藏过程中出现的失水、褐变、软化
学位