| 组合蛋白质工程和代谢工程设计全细胞催化剂合成靛蓝和靛玉红 |
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| 引用本文： | 李阳,朱俊歌,王建军,夏焕章,吴胜.组合蛋白质工程和代谢工程设计全细胞催化剂合成靛蓝和靛玉红[J].生物工程学报,2016,32(1):41-50. |
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| 作者姓名： | 李阳 朱俊歌 王建军 夏焕章 吴胜 |
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| 作者单位： | 1 沈阳药科大学生命科学和生物制药学院，辽宁 沈阳 110016；2 中国科学院微生物研究所 微生物资源前期开发国家重点实验室，北京 100101,2 中国科学院微生物研究所 微生物资源前期开发国家重点实验室，北京 100101,2 中国科学院微生物研究所 微生物资源前期开发国家重点实验室，北京 100101,1 沈阳药科大学生命科学和生物制药学院，辽宁 沈阳 110016,2 中国科学院微生物研究所 微生物资源前期开发国家重点实验室，北京 100101 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金 (No. 31070718)，中国科学院微生物研究所基础前沿研究项目 (No. KSCX2-EW-J-6) 资助。 |
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| 摘 要： | 从嗜高温放线菌Thermobifida fusca中分离得到的苯基丙酮单加氧酶主要催化芳香族化合物的Baeyer-Villiger氧化反应。对该酶的结构和功能进行研究时,发现位于底物结合口袋的Met446位点突变可以赋予突变酶催化C-H键活化的新功能,氧化吲哚合成靛蓝和靛玉红,但产量仅为1.89 mg/L。为了获得合成靛蓝和靛玉红的全细胞催化剂,直接补加吲哚并不能提高细胞合成效率,补加吲哚的前体物质L-色氨酸可以使细胞合成靛蓝和靛玉红的能力提高4.5倍,达到8.43 mg/L。为了进一步提高细胞的生物合成效率,通过代谢工程改造大肠杆菌的糖代谢途径,阻断葡萄糖异构酶基因pgi,使磷酸戊糖途径代替糖酵解途径成为葡萄糖的主要代谢通路,从而为细胞提供更多氧化吲哚所需的辅因子NADPH,导致细胞合成靛蓝和靛玉红的效率进一步提高3倍,达到25 mg/L。通过组合蛋白质工程和代谢工程设计全细胞催化剂不仅可以高效地合成靛蓝和靛玉红,而且设计理念为相关全细胞催化剂的开发提供了一种新的策略。
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| 关 键 词： | 靛蓝，靛玉红，苯基丙酮单加氧酶，蛋白质工程，代谢工程 |
| 收稿时间： | 2015/3/30 0:00:00 |
Biosynthesis of indigo and indirubin by whole-cell catalyst designed by combination of protein engineering and metabolic engineering |
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| Yang Li,Junge Zhu,Jianjun Wang,Huanzhang Xia and Sheng Wu.Biosynthesis of indigo and indirubin by whole-cell catalyst designed by combination of protein engineering and metabolic engineering[J].Chinese Journal of Biotechnology,2016,32(1):41-50. |
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| Authors: | Yang Li Junge Zhu Jianjun Wang Huanzhang Xia and Sheng Wu |
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| Institution: | 1 School of Life Science and Biopharmaceutics, Shenyang Pharmaceutical University, Shenyang 110016, Liaoning, China; 2 State Key Laboratory of Microbial Resources, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China,2 State Key Laboratory of Microbial Resources, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China,2 State Key Laboratory of Microbial Resources, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China,1 School of Life Science and Biopharmaceutics, Shenyang Pharmaceutical University, Shenyang 110016, Liaoning, China and 2 State Key Laboratory of Microbial Resources, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | indigo indirubin phenylacetone monooxygenase protein engineering metabolic engineering |
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