代谢工程改造大肠杆菌一碳模块高效合成L-甲硫氨酸

L-甲硫氨酸又名L-蛋氨酸,是人体必需8种氨基酸之一,在饲料、医药、食品领域具有重要应用。以实验室前期构建的M2(Escherichia coli W3110?IJAHFEBC/PAM)为出发菌株,以模块化代谢工程策略构建了一株L-甲硫氨酸高产菌株。首先通过过表达亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolate reductase,MetF)和筛选不同来源的丝氨酸羟甲基转移酶(hydroxymethyltransferase,GlyA),增强了一碳模块甲基供体的生成,优化了一碳模块。随后针对一碳模块的前体供应,过表达了胱醚裂解酶(cysteamine lyase,MalY)和半胱氨酸内运基因(fliY),有效地提高了L-高半胱氨酸和L-半胱氨酸的供应。最终摇瓶发酵L-甲硫氨酸的产量由2.8 g/L提高至4.05 g/L,5 L发酵罐中达到18.26 g/L。研究结果表明,一碳模块对L-甲硫氨酸的生物合成具有十分重要的影响,在细胞内通过优化一碳模块,可以实现L-甲硫氨酸的高效生物合成。本研究为进一步提高微生物发酵生产L-甲硫氨酸的水平奠定了基础。     

糜子黄、黑种皮遗传及转录组学分析

同源异型域-亮氨酸拉链(homedomain-leucine zipper,HD-Zip)转录因子广泛参与植物的生长发育和抗胁迫过程。该研究通过生物信息学方法对青稞HD-Zip基因家族进行全基因组分析鉴定,并采用qRT-PCR技术分析非生物胁迫下该基因的表达特性,为深入探讨青稞HD-Zip转录因子的生物学功能及其在高原作物抗逆育种中的应用奠定基础。结果表明：(1)成功从青稞基因组中共鉴定出41个HD-Zip基因家族成员,依次命名为i>HvvHD-ZipⅠ-1~Ⅳ-13,且这些基因在7条染色体上呈不均匀分布。(2)理化性质分析发现,HvvHD-Zip蛋白包含197～885个不等的氨基酸残基;分子量范围在19 914.36～94 014.87 Da;亚细胞定位表明HvvHD-Zip蛋白都位于细胞核。(3)根据多序列比对、系统进化、基因结构和保守基序差异将其聚为4个亚家族,各亚家族分类特征与系统聚类结果一致。(4)顺式作用元件预测分析发现,i>HvvHD-Zip基因启动子中含有11种植物激素和胁迫响应元件。(5)qRT-PCR结果显示,HvvHD-Zip Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ亚家族基因对各胁迫响应明显;与根组织相比,多数i>HvvHD-Zip基因在叶组织中响应明显(上调或下调);与冷和盐胁迫相比,i>HvvHD-Zip各基因对旱胁迫响应较强。     

Citrobacter freundii休止细胞催化合成L-多巴

以在L 酪氨酸诱导下高效表达酪氨酸酚解酶的菌株Citrobacterfreundii 4 80 0 3 3的休止细胞为生物催化剂 ,以邻苯二酚、丙酮酸钠、醋酸铵为前体 ,选择性合成L DOPA。研究了反应温度、pH和前体浓度等对合成L DOPA的影响。最优反应条件下 ,反应 1 2h ,L DOPA的量可达到 9 5g/L。     

L－精氨酸和LDL对血管内皮细胞合成t－PA和PAI的影响

本实验采用酶联免疫分析法检测猪主动脉内皮细胞培养液中ｔＰＡ抗原、ｔＰＡ活性和ＰＡＩ活性,并观察了ＬＤＬ和Ｌ精氨酸对ｔＰＡ和ＰＡＩ的影响。结果表明：ＬＤＬ能明显降低ｔＰＡ抗原含量。同时伴有ｔＰＡ活性的降低和ＰＡＩ活性增高;Ｌ精氨酸能增加ｔＰＡ抗原含量伴ｔＰＡ活性增高,但对ＰＡＩ活性无明显影响。实验提示Ｌ精氨酸能保护血管内皮细胞,增加其ｔＰＡ合成,并能部分地拮抗ＬＤＬ降低ｔＰＡ合成的作用,可能对动脉粥样硬化早期防治有重要应用价值。     

利用固定化酵母细胞转化反式肉桂酸生产L-苯丙氨酸

研究了探红酵母(Rhodotorula rubra)的培养基成分、培养固定化及转化条件。实验表明最佳培养基成分(％)：葡萄糖0 5,胰蛋白胨0．5,酵母膏0．5,磷酸二氢钾0．05,L-Phe0．05,pH．0,30℃,20L发酵罐中培养15～17h.最佳固定化条件为：用2．5％卡拉胶包埋18％的湿菌体。最佳转化条件为：1．0％反式肉桂酸,4mol／L铵离子,pH10．5,30℃。用卡拉胶固定化的深红酵母(Rhodotorula rubra)可以将77．7％的反式肉桂酸转化为L-苯丙氪酸。     

2-酮-L-古龙酸还原酶分离纯化及其理化、酶学性质的研究

从发酵Ｌ山梨糖的Ｇｌｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒｏｘｙｄａｎｓ和Ｂａｃｉｌｕｓｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ２９８０混和菌株的无细胞抽提液中分离到了２酮Ｌ古龙酸还原酶（ＫＧＲ）,测得其分子量为９０ｋＤａ。动力学性质研究表明它为一个典型的ＭｉｃｈａｅｌｉｓＭｅｎｔｅｎ氏酶,对２-酮-Ｌ-古龙酸作用的Ｋ_ｍ值为３.４２×１０^－３ｍｏｌ,最适作用ｐＨ为６.５,最适作用温度为３０℃。２-酮-Ｌ-古龙酸还原酶的合成不受Ｌ-山梨糖和２-酮-Ｌ-古龙酸的诱导,故推测２-酮-Ｌ-古龙酸还原酶是Ｇｌｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒｏｘｙｄａｎｓ的一个组成酶。     

产L-色氨酸菌株的诱变选育

本文报道了利用细菌直接发酵糖质原料生物合成L-色氢酸的研究结果。以谷氨酸产生菌北京棒状杆菌AS1.299为出发菌株,采用亚硝基胍多次诱变获得了几株产生L-色氨酸的菌株,其中。CG5突变株属于精氨酸和尿嘧啶缺陷型并具有对5MT,6FT,4FP的抗药性。在以葡萄糖为碳源,硫酸铵为氮源而不需添加任何前体物的培养基中,直接发酵五天,产酸能达8g／l。发酵终了用离子交换树脂提取发酵液,所得纯品经红外光谱,比旋光度,生物测定及纸上层析鉴定为L-色氨酸     

L-亮氨酸Schiff碱的铜(Ⅱ)固体配合物的合成和抑菌活性研究

本文合成了尚未见报道的L-亮氨酸Schiff碱的铜(Ⅱ)固体配合物,进行了元素分析、摩尔电导、电子光谱、红外光谱和热重—差热分析的测定。确定了可能的分子结构式,讨论了配合物的配位情况和热稳定性,测定了配合物对黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌活性。     

重组大肠杆菌全细胞催化L-苏氨酸合成2,5-二甲基吡嗪

2,5-二甲基吡嗪 (2,5-dimethylpyrazine,2,5-DMP) 在食品香料与医药方面具有重要的经济价值,工业上普遍采用环境不友好且反应条件苛刻的化学合成法来生产。文中结合代谢工程和辅因子工程策略设计高效催化L-苏氨酸合成2,5-DMP的全细胞催化剂,实现微生物转化法合成2,5-DMP。本研究首先分析了不同微生物来源的苏氨酸脱氢酶 (Threonine dehydrogenase,TDH) 对2,5-DMP合成的影响,发现来源于大肠杆菌Escherichia coli中EcTDH具有最佳的催化能力,2,5-DMP产量达到 (438.3±23.7) mg/L。随后结合辅因子工程,通过引入乳脂链球菌Lactococcus cremoris中NADH氧化酶 (NADH oxidase,LcNoxE) 并优化其表达方式发现通过融合表达EcTDH和LcNoxE可平衡胞内NADH/NAD+水平,维持较高细胞存活率,进一步提高2,5-DMP产量。最后,通过阻断合成2,5-DMP的支路代谢途径,可以显著减少副产物积累,增加2,5-DMP产量,同时提高L-苏氨酸转化率。最终获得的重组菌EcΔkΔAΔBΔA/TDHEcNoxELc-PSstT在含有5 g/L L-苏氨酸的转化体系中于37 ℃、200 r/min孵化24 h,可积累 (1 095.7±81.3) mg/L的2,5-DMP,L-苏氨酸转化率达到76%,产物得率为0.288 g/(g L-苏氨酸)。因此,文中构建的重组菌可以实现高效催化L-苏氨酸合成2,5-DMP,具有一定的工业应用潜力。     

重组大肠杆菌利用木糖发酵产高纯度L-乳酸

对重组大肠杆菌JH16利用木糖产高纯度的三一乳酸进行研究。通过无氧管驯化EscherwhiacdiJH12菌株得到E．coliJH16,驯化后的菌株茵体浓度提高了31％,乙酸积累减少了43％;在摇瓶中考察不同Mg2＋浓度对EcoliJHl6产三一乳酸的影响,确定最适Mg2＋质量浓度为0．25g/L;EcoEJH16以60g/L木糖为C源,在7L全自动发酵罐中添加0．25g／LMg2＋,乳酸积累量提高了18％,达38．18g/L,乳酸纯度高达95％;E．coliJH16在30g／L木糖和30g／L葡萄糖混合C源中,优先利用葡萄糖,当葡萄糖质量浓度低于1．56g/L后,菌体开始利用木糖进行乳酸发酵,最终得到39g／L乳酸。