引入新型异戊二烯醇利用途径促进解脂耶氏酵母中β-胡萝卜素的合成* |
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引用本文: | 朱航志,蒋珊,陈丹,刘鹏阳,万霞.引入新型异戊二烯醇利用途径促进解脂耶氏酵母中β-胡萝卜素的合成*[J].中国生物工程杂志,2021,41(4):37-46. |
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作者姓名: | 朱航志 蒋珊 陈丹 刘鹏阳 万霞 |
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作者单位: | 1 中国农业科学院油料作物研究所 武汉 4300622 武汉工程大学化工与制药学院 武汉 4302053 农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室 武汉 4300624 农业农村部油料加工重点实验室 武汉 430062 |
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基金项目: | *中国农业科学院基础前沿培育项目(Y2020XK25);国家重点研发计划(2016YFD0501209);中国农业科学院科技创新工程资助项目(CAAS-ASTIP-2016-OCRI) |
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摘 要: | 目的:微生物体内异戊二烯类化合物的前体物异戊烯焦磷酸酯的天然合成路径受到严格的代谢调控,因此限制了异戊二烯类化合物的高效生物合成,而新型异戊二烯醇利用途径独立于生物体内源性代谢路径,通过在微生物中引入IUP能够进行异戊烯焦磷酸酯的大量合成,从而促进异戊二烯类化合物的大量合成。方法:在油脂酵母解脂耶氏酵母中引入IUP,强化异戊烯焦磷酸酯生物合成,促进β-胡萝卜素的高效积累。结果:通过生物信息学的方法预测IUP中两个关键蛋白酿酒酵母来源的胆碱激酶ScCK和拟南芥来源的异戊烯磷酸激酶AtIPK,均为酸性亲水性蛋白,无跨膜区和信号肽,二者都具有疏松不稳定的结构特征,显著富集于磷酸类物质的合成通路中。在解脂耶氏酵母中利用同源重组技术引入外源β-胡萝卜素合成关键基因carRP和carB,强化甲羟戊酸途径的关键基因thmgR和ggs1,使工程菌株中积累2.68 mg/L β-胡萝卜素。通过Cre-loxP系统回收基因组上的ura标签,再将IUP进一步整合到工程菌株染色体上。当培养基中含有20 mM异戊二烯醇作为底物、碳氮比为4/3且发酵96 h后,重组解脂耶氏酵母中β-胡萝卜素的产量提高到410.2 mg/L,较原始工程菌的产量提高了近200倍。结论:IUP能够促进解脂耶氏酵母中β-胡萝卜素的高效积累,为利用IUP开展β-胡萝卜素和其他异戊二烯类化合物的高效生物合成提供新思路。
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关 键 词: | 异戊二烯醇利用途径(IUP) 异戊烯焦磷酸酯 β-胡萝卜素 解脂耶氏酵母 |
收稿时间: | 2020-12-25 |
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