【摘 要】
:
倍半萜类化合物是一类具有广泛应用的植物源天然产物,其碳链骨架由3个异戊二烯单元组成,多为具有15个碳原子的不饱和链状/环状烯烃。由于其特殊的分子结构和生理活性,目前被广泛应用于食品、医药、精细化工等行业。多环倍半萜是指分子中含有1个以上环状结构的倍半萜类化合物,由于其结构特殊性,常被用于药物、营养化学品、香料等高值化合物合成前体,如与青蒿素结构接近的紫穗槐-4,11-二烯,被用于青蒿素合成过程且受
论文部分内容阅读
倍半萜类化合物是一类具有广泛应用的植物源天然产物,其碳链骨架由3个异戊二烯单元组成,多为具有15个碳原子的不饱和链状/环状烯烃。由于其特殊的分子结构和生理活性,目前被广泛应用于食品、医药、精细化工等行业。多环倍半萜是指分子中含有1个以上环状结构的倍半萜类化合物,由于其结构特殊性,常被用于药物、营养化学品、香料等高值化合物合成前体,如与青蒿素结构接近的紫穗槐-4,11-二烯,被用于青蒿素合成过程且受到广泛关注。但长期以来,由于其结构复杂性,多环倍半萜类化合物的生产方法主要以植物提取为主,但提取过程普遍需要消耗大量溶剂而易造成环境污染且提取产物多为混合物。因此,如何实现倍半萜类化合物高纯度绿色合成成为目前该方向的研究热点。生物合成具有专一性强、产品纯度高等特点。近年来,合成生物学技术的快速发展使异源表达生物合成途径成为天然产物高效合成的重要手段。因此,本研究以实现多环倍半萜类化合物高纯度绿色合成为目的,首先进行了适用于多环倍半萜合成的底盘菌株(BFSC0001)构建,并在该底盘中进行了多种倍半萜合酶表达验证,进一步地,针对具有重要应用前景的紫穗槐-4,11-二烯合酶表达进行了温度敏感型调控探索,研究取得的结果如下:(1)构建了1株强化甲羟戊酸途径的酿酒酵母底盘菌株。以具有内源甲羟戊酸(Mevalonate,MVA)途径的CEN.PK 113-5D酿酒酵母为出发菌株,敲除GAL80使其可利用廉价葡萄糖碳源,并完成MVA途径8个关键酶的过表达,增加了倍半萜前体供应,前体通量提高45倍。(2)完成了14种倍半萜合酶在所构建酿酒酵母底盘中表达,获得12种倍半萜产物并完成产物定性定量,其中紫穗槐-4,11-二烯摇瓶发酵产量为68 mg/L(出发菌株产量161倍)。为验证其倍半萜合成能力,本研究利用强化MVA途径的酿酒酵母为底盘菌株对具有重要潜在应用前景的14种倍半萜合酶进行了表达,选择不同来源、不同骨架结构的倍半萜合酶进行适应性发酵验证,通过GC-MS进行定性分析,并利用标准曲线法对倍半萜产物进行定量,为其后续应用菌株的构建奠定基础,其中,2.5 L发酵罐中紫穗槐-4,11-二烯产量可达1.3 g/L。(3)完成了紫穗槐-4,11-二烯合酶(Amorpha-4,11-diene synthase,ADS)表达温度敏感型调控策略探索,应用该策略可使发酵罐水平紫穗槐-4,11-二烯产量提高2倍。鉴于异源蛋白ADS的表达会干扰宿主细胞代谢,前体FPP和部分次级代谢产物的积累存在细胞毒性,影响细胞生长和蛋白表达,本研究选择突变体GAL4M9代替GAL4作为GAL系列启动子的调节因子,通过构建不同启动子的GAL4M9表达盒来平衡整体代谢通量,在不同温度模式下进行摇瓶发酵验证,发现30℃/26℃下BFSC0001Δ-p CYC1效果最好,96 h摇瓶紫穗槐-4,11-二烯产量达到216 mg/L,2.5 L发酵罐产量最终达到4 g/L,较单一温度发酵提升了2倍,实现了温度控制的两阶段发酵,减轻代谢负担的同时增加了产物的积累。综上,本研究构建了一株适用于多环倍半萜生产的强化MVA途径酿酒酵母底盘菌株,并在此基础上完成了14种倍半萜合酶表达,获得12种倍半萜产物并分别完成其定性定量表征,其中紫穗槐-4,11-二烯摇瓶发酵产量为68 mg/L(出发菌株产量161倍)。为进一步提高紫穗槐-4,11-二烯产量,论文探索了温度敏感型调控策略对倍半萜合酶表达影响,所构建的基于温敏型调控策略的酿酒酵母工程菌株,在30℃/26℃下可获得紫穗槐-4,11-二烯最高产量,2.5 L发酵罐产量可达4 g/L,较单一温度发酵提升了2倍,具有进一步应用推广的潜力。
其他文献
塑料制品化学稳定性好、生产成本低,被广泛应用于生产生活的各行各业。聚乙烯(polyethylene,PE)塑料生产需求量大、使用寿命短,大量消费后塑料在环境中积累,造成不可避免的污染。针对PE塑料生物可及性差、关键降解酶不清晰这两个关键问题,本论文开展高效PE降解菌株筛选挖掘,以一株具有PE降解潜力的贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis C5为研究对象,采用定性和定量的方法表征PE
蛋清蛋白粉(egg white powder,EWP)中含有优质蛋白,可通过改性处理开发出高品质的专用蛋白粉,提高其附加值。电子束辐照(electron beam irradiation,EBI)是一种新型的食品杀菌和诱变技术,在短时间内产生高能量的电子束射线直接或间接作用在EWP上,使得蛋白结构和功能特性发生改变。因此,本论文研究了不同辐照剂量对EWP结构及功能特性的影响,为蛋清蛋白产品的开发提
木质素具有优良抗紫外线和抗氧化性性能,可利用木质素对可降解高分子材料进行共混改性。一般由于其与可降解材料基质的相容性较差,因此通过对木质素的活性基团进行化学修饰,可提高其在基质中的分散性,进一步提升改性效果。本工作制备了两种木质素改性剂,将其并分别将其与左旋聚乳酸(PLLA)及聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯(PBAT)进行共混改性,具体研究如下:1、对木质素进行十二烷基化并接枝右旋聚乳酸(PDLA)
自塑料被发明以来,人类社会对于塑料及其相关制品的需求快速增加并被广泛应用于社会生产的各个领域。由于不同应用场景对塑料硬度、柔韧性、耐温性等的要求不同,因此需要在塑料生产过程中添加相应的助剂以调节其性能,其中最主要的就是增塑剂。增塑剂能够改变塑料的玻璃化转变温度(Tg)来增加其柔韧性、加工性或膨胀性。此外,塑料的许多其他性能也受到增塑剂的影响,如结晶、熔融和凝胶温度、与水的相互作用、耐火性、透气性、
3-羟基丙酸(3-Hydroxypropionic acid,3-HP)因为含有羟基和羧基,可以被用来合成各种有经济价值的化学品,还可以聚合成可降解材料。以前的研究表明以甘油为底物,在肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)中,通过辅酶A不依赖型途径生产3-HP是一种高效的方式。虽然甘油是生产3-HP常用的碳源,但近期国际生物柴油行业的不景气导致作为其副产品甘油数量减少且价格上
在高校思政课讲好中国式现代化,能使新时代大学生理解中国式现代化的国情依据和历史必然性,守好中国式现代化的本和源、根和魂,坚定中国特色社会主义道路,破解“现代化=西方化”的迷思,提升辩证思维能力。讲好中国式现代化,关键在于讲深、讲透、讲活“现代化一般”和“现代化个别”,“不走他人的路”和“走自己的路”的辩证关系。
木质纤维素资源可再生、储量丰富,由于其结构复杂,所以需要通过生物炼制方法有效利用现有的自然资源。近年来,生物质来源的重要平台化合物乙酰丙酸(levulinic acid,LA)和木质素的资源化利用受到了广泛关注。本研究采用高效的预处理方法将木质纤维素进行组分分离,利用乙酰丙酸合成多元醇酯应用于储能领域,利用木质素制备微纳米胶囊材料,从而实现全资源化利用。具体研究内容及结果如下:首先,采用低共熔溶剂
生物体内的许多生物过程都是在耗散、失衡的条件下进行的,例如细胞分裂、信号转导以及细胞运动。这些耗散过程暂态的时间(即处于高能态的时间)都被体内分子元件精确控制。因此在体外构建具有精确时间控制的耗散体系对于合成生物学与仿生研究都具有重要的意义。但是目前体外构建的能量耗散体系都依赖浓度控制反应动力学和耗散状态的时间,不能通过分子结构和元件来控制。DNA纳米结构具高度特异性和可编程性,并且在通过精确编程
二元羧酸单酯相比于常见的二元羧酸二酯,拥有两侧不同的官能团,因此拥有更广泛的性能,其在工业上具有广泛的运用,能运用于功能性材料、医疗抗炎药物、有机合成中间体等方面。目前二元羧酸单酯的合成方法具有产率低、污染严重、反应流程复杂、纯化困难等问题。本课题探究了影响二元羧酸酶促酯化区域选择性的条件,从酶分子微观构象角度解析了酶促催化二元羧酸单酯区域选择性的影响机制,并且以衣康酸单酯为例,开发了完整的酶催化
燃烧是一种化学现象,本质是自由基链式反应。在生产生活中,我们有时要利用燃烧产生的热量,有时也要规避燃烧带来的危险。燃烧失去控制就会演变为火灾,不但会威胁人的生命安全,也会造成社会财产的严重损失。市面上常见的灭火剂存在成分单一、灭火效能低、降低火焰区域温度功能性差、腐蚀性较大、抗复燃性差等不足,亟需开发一种新的兼具各种组分的复合灭火介质以解决上述问题。烟火药的缓慢燃烧可以应用于一些特殊场合,例如航天