| 基于碳硫模块平衡策略的大肠杆菌高产L-半胱氨酸菌株构建 |
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| 引用本文： | 张博,陈开,杨辉,吴梓丹,柳志强,郑裕国.基于碳硫模块平衡策略的大肠杆菌高产L-半胱氨酸菌株构建[J].生物工程学报,2022,38(12):4567-4586. |
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| 作者姓名： | 张博 陈开 杨辉 吴梓丹 柳志强 郑裕国 |
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| 作者单位： | 浙江工业大学 手性生物制造国家地方联合工程研究中心, 浙江 杭州 310014;浙江工业大学 生物工程学院 浙江省生物有机合成技术研究重点实验室, 浙江 杭州 310014 |
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| 基金项目： | 国家重点研发计划(2018YFA0901400)；国家自然科学基金(32070099,31971342) |
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| 摘 要： | l-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸，因其多样的生理功能，l-半胱氨酸在医药、化妆品和食品工业中有着广泛的应用。模块化代谢工程策略在细胞工厂的构建中具有极大的潜力。本研究利用碳硫模块协同表达策略进行大肠杆菌的l-半胱氨酸合成途径构建，构建了一株l-半胱氨酸合成基因工程菌。首先，通过增强l-半胱氨酸前体物质l-丝氨酸(serAf、serB和serCCg)的生物合成以及转录调控因子CysB的表达，l-半胱氨酸的产量由0提高到(0.38±0.02)g/L。然后，通过促进l-半胱氨酸转运和无机硫源的吸收同化、减弱l-半胱氨酸和l-丝氨酸的降解以及异源表达cysEf和cysBSt，l-半胱氨酸的产量提升至(3.82±0.01)g/L。最后，为了优化碳模块和硫模块的代谢通量，协同表达硫酸盐同化途径与硫代硫酸盐同化途径的基因cysM、nrdH、cysK以及cysIJ，得到l-半胱氨酸高产菌株。在500mL摇瓶和2L发酵罐中分别实现了(4.17±0.07)g/L和(11.94±0.1)g/L的l-半胱氨酸积累。研究结果表明，在细胞内通过对硫碳模块间代谢通量的协调控制，可以实现l-半胱氨酸的高效生物合成。研究结果为微生物发酵生产l-半胱氨酸的产业化奠定了基础。
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| 关 键 词： | 生物合成 基因协同表达 l-半胱氨酸 代谢工程 发酵工程 |
| 收稿时间： | 2022/2/24 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2022/5/7 0:00:00 |
Construction of an l-cysteine hyper-producing strain of Escherichia coli based on a balanced carbon and sulfur module strategy |
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| ZHANG Bo,CHEN Kai,YANG Hui,WU Zidan,LIU Zhiqiang,ZHENG Yuguo.Construction of an l-cysteine hyper-producing strain of Escherichia coli based on a balanced carbon and sulfur module strategy[J].Chinese Journal of Biotechnology,2022,38(12):4567-4586. |
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| Authors: | ZHANG Bo CHEN Kai YANG Hui WU Zidan LIU Zhiqiang ZHENG Yuguo |
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| Institution: | The National and Local Joint Engineering Research Center for Biomanufacturing of Chiral Chemicals, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, Zhejiang, China;Key Laboratory of Bioorganic Synthesis of Zhejiang Province, College of Biotechnology and Bioengineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, Zhejiang, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | biosynthesis pathway coordinated gene expression l-cysteine metabolic engineering fermentation engineering |
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