细菌3-羟基丁酮及氧化还原产物代谢的研究进展

3-羟基丁酮及氧化还原产物是重要的4碳平台化合物,以糖质原料为底物的生物法制备是当今研究与生产的主流。介绍了3-羟基丁酮及氧化还原产物2,3-丁二醇、丁二酮产生的主要细菌,这些细菌积累3-羟基丁酮及氧化还原产物的代谢途径,主要的代谢及调控方式,代谢关键酶:乙酰乳酸合成酶、α-乙酰乳酸脱羧酶、2,3-丁二醇脱氢酶的结构与功能等国内外研究进展;并对3-羟基丁酮及氧化还原产物细菌代谢、发酵制备的未来研究提出了展望。     

苏云金芽胞杆菌3-羟基丁酮代谢基因簇的转录调控

摘要:【目的】通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)3-羟基丁酮代谢基因簇aco的转录调控和acoR突变体的表型特征,明确aco基因簇的转录调控机制和对芽胞产量及Cry蛋白产量的影响。【方法】通过生物信息学方法分析aco基因簇的结构,RT-PCR分析基因簇的转录单元,采用同源重组技术敲除苏云金芽胞杆菌HD73菌株的acoR 基因,利用启动子融合lacZ的方法分析启动子的转录活性。利用总蛋白定量确定Cry1Ac蛋白产量。【结果】aco基因簇由acoABCL 4个基因组成,形成一个转录单元。aco基因簇的启动子PacoA转录活性在sigL(编码Sigma 54因子)和acoR突变体中均明显降低。acoR基因的缺失对菌体生长和Cry1Ac蛋白产量无显著影响,但使菌体运动能力减弱,使芽胞产量略有下降,并且不能利用3-羟基丁酮。【结论】aco操纵子受Sigma 54控制,并由AcoR激活,aocR基因的缺失影响菌体对3-羟基丁酮的利用,但对Cry蛋白产量无显著影响。     

一株转化4-羟基-2-丁酮为1，3-丁二醇微生物菌株的筛选及鉴定

从本实验室保藏的86株酵母菌株中筛选到20株利用4-羟基-2-丁酮（4H2B）生产1,3-丁二醇（1,3-BDo）的菌株,当转化液中4H2B浓度为10g/L时,经初步测定1,3．BDO含量,其中菌株32 1,3-BDO产量最高达6．5g/L,具有较好的1,3-BDO生产潜力。对其进行形态学和常规生理生化鉴定实验,并结合18S rDNA基因分析,比对结果表明,菌株32与Pichia farinosa strain DC 3343相似性达99．8％,为Pichia farinosa的一个亚种。     

高产3-羟基丁酮解淀粉芽孢杆菌的选育及发酵优化

3-羟基丁酮(Acetoin)作为一种重要的食用香料和平台化合物被广泛应用于医药、食品等领域。为改善解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens的3-羟基丁酮生产能力,采用常压室温等离子体(ARTP)和~(60)Coγ射线进行复合诱变,以3-羟基丁酮产量为分析指标,筛选获得最优突变株B.amyloliquefaciens H-5,3-羟基丁酮产量为68.2 g/L。为进一步实现3-羟基丁酮的高效生产,对此突变株进行5 L发酵罐水平的培养条件优化,并于30 L发酵罐上进行放大培养,最终3-羟基丁酮产量达85.2 g/L,较出发菌株B.amyloliquefaciens FMME088提高了26.8%。上述研究结果表明,ARTP和~(60)Coγ射线复合诱变能够有效获得高产菌株,该突变株具有较高的工业化微生物发酵生产3-羟基丁酮的潜能。     

微生物法生产1,3-二羟基丙酮代谢工程研究进展

1,3-二羟基丙酮是一种重要的化工原料和医药中间体,广泛应用于化妆品、医药、食品等领域。以下综述了微生物法生产1,3-二羟基丙酮的代谢途径和关键酶,以及微生物法生产1,3-二羟基丙酮所涉及的代谢工程技术的研究进展。指出利用基因工程的方法对菌株进行改造,提高甘油脱氢酶催化活性,同时根据菌株的代谢特性,对发酵过程进行调控,提高1,3-二羟基丙酮的得率,是今后的研究方向。     

生物法合成3-羟基丙酸的研究进展

从3-羟基丙酸的性质出发,介绍了生物法合成3-羟基丙酸以及它在生物体内的五种代谢途径,此外还简要介绍了3-羟基丙酸在合成生物聚酯、抗植物病虫害上的一些应用。     

微生物发酵生产3-羟基丙酸

3-羟基丙酸(3-Hydroxypropionic acid,简写3-HP)是多种光学活性物质的前体,被美国能源部列为当今世界12种最具潜力的化工产品之一[1]。目前,3-HP由化学方法合成制备。虽然生产工艺一直在改进,但是由于合成难度大、产品不易分离提纯、产品得率低等原因,生产成本较高,且生产过程存在不     

微生物发酵生产α-酮戊二酸研究进展

α-酮戊二酸是微生物三羧酸循环中重要的代谢中间产物,是连接细胞内碳-氮代谢的关键节点,具有广泛的应用价值.文中从4个方面归纳了国内外关于α-酮戊二酸研究进展:能够过量积累α-酮戊二酸的原核和真核微生物的发现和筛选;硫胺素缺陷型和氮源饥饿引起的α-酮戊二酸过量积累的生理学特性;控制培养环境中的pH、溶氧和辅因子对生产α-酮戊二酸发酵过程控制与优化;调控辅因子再生和代谢途径改造高产菌株.最后,讨论了微生物法生产α-酮戊二酸存在的不足和今后研究的方向.     

重组大肠杆菌生物转化甘油生产3-羟基丙酸

目的:以甘油为底物构建高效的3-羟基丙酸生产菌株。方法:以自身携带乙醛脱氢酶的E.coli BL21(DE3)plysS作为宿主,异源表达源自Klebsiella pneumoniae的甘油脱水酶基因dhaB。结果:重组菌E.coli HP获得的甘油脱水酶比活力在1.0mmol/L IPTG的诱导下达到了77.2 U/mg,摇瓶条件下,3-HP的最大产量为5.44 g/L,摩尔转化率为53%,该产量比目前报道的最高水平(4.4 g/L)提高了23.6%。结论:重组菌株E.coli HP实现了甘油向3-羟基丙酸(3-HP)的高效生物转化。     

真养产碱杆菌合成3-羟基丁酸与3-羟基戊酸共聚物发酵条件研究

在摇瓶条件下,对真养产碱杆菌（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｅｕｔｒｏｐｈｕｓ）的３羟基丁酸与３羟基戊酸共聚物（ＰＨＢＶ）发酵过程中ＨＶ组分的前体物质———丙酸的加入时间和加入量进行了研究,结果表明,ＰＨＢＶ中ＨＶ组分含量与丙酸的加入时间和加入量有密切的关系,丙酸的最佳加入时间为菌体生长阶段结束后的多聚物合成初期;尽管高浓度丙酸下可获得较高的ＨＶ组分含量,但会明显抑制菌体的生长和产物的合成。通过对２Ｌ小罐中ＰＨＢＶ合成阶段流加不同糖／酸比混合液所得的发酵结果的比较,并在综合考虑ＰＨＢＶ浓度、ＨＶ组分含量、生产强度和生产成本等基础上,提出了在ＰＨＢＶ合成期流加液的糖／酸比应随菌体对丙酸利用能力的下降而不断增加的流加策略,在此条件下,细胞干重、ＰＨＢＶ浓度和ＰＨＢＶ含量和ＨＶ摩尔分率分别达到５２１ｇ／Ｌ、４０８ｇ／Ｌ、７８３％和１６２ｍｏｌ％,ＨＶ组分对丙酸的产率系数为０５ｇ／ｇ,ＰＨＢＶ的生产强度达到０７４ｇ／（Ｌ／ｈ）。     

微生物发酵产二十二碳六烯酸代谢机理的研究进展

二十二碳六烯酸(简称DHA)是一种重要的长链多不饱和脂肪酸,对人体具有重要的生理功能。微生物发酵生产的DHA与鱼油来源的DHA相比,具有诸多优点,其发展前景广阔。以下从发酵菌株、代谢途径、关键酶以及油脂积累机制等方面进行了综述,为通过代谢工程等技术手段进一步提高DHA产量提供了参考。     

微生物发酵生产丁二酸研究进展

丁二酸是微生物三羧酸循环中重要的代谢中间产物,广泛用于生物高分子、食品与医药等行业,市场潜在需求量巨大。文中从3个方面归纳了国内外生物基丁二酸研究进展：能够过量积累丁二酸的微生物的发现和筛选,产丁二酸工程菌构建中所采用的基因工程策略及代谢工程技术,丁二酸发酵过程控制与优化。最后,讨论了微生物法生产丁二酸今后的研究方向。     

微生物发酵法生产灵菌红素研究进展

灵菌红素是一种微生物次级代谢产生的重要天然红色素,在医药开发、环境治理和染料制备等领域具有巨大的潜在应用价值。文中从3个方面归纳了国内外关于灵菌红素的研究进展:产灵菌红素微生物的发现与改造;灵菌红素发酵与提取过程的控制与优化;灵菌红素生物合成途径及其转录调控机制的解析。最后,讨论了微生物发酵法生产灵菌红素今后的研究方向。     

微生物发酵法生产L-苯丙氨酸的研究进展

L-苯丙氨酸 (L-Phe) 是一种重要的必需氨基酸,广泛应用于食品、饲料添加剂以及医药等领域.L-Phe主要由化学合成法、酶法和微生物发酵法等3种方法来生产.其中,微生物发酵法由于具有原料廉价易得、环境污染较小、产物纯度高等优点成为目前国内外工业化生产L-Phe的主要方法.本文主要以大肠杆菌为例对L-Phe生物合成途...     

微生物菌群发酵生产化学品的研究进展

廉价生物质资源的利用是工业生物技术领域研究的热点,复杂的成分和较多的杂质使传统的单菌发酵方式难以应对,成为产业化的关键问题。文中从微生物菌群的工业应用、微生物菌群发酵与纯种发酵的比较、微生物细胞间的相互作用等方面综述了微生物菌群发酵技术的最新研究进展,并对微生物菌群的设计和应用进行了展望。微生物菌群发酵可以充分利用廉价生物质基质、生产多个产品或减少副产物的生成,在生物基化学品和燃料的生产中将是一种有前景的发酵技术。     

同源过表达fnr、pncB和fdhF对克雷伯菌产氢代谢的影响

利用代谢工程手段改造克雷伯菌Klebsiella sp.HQ-3产氢途径中相关代谢调控因子及辅酶因子,以构建高效产氢工程菌。利用简并引物,以Klebsiella sp.总DNA为模板,克隆了甲酸-氢裂解酶系统的全局转录调控因子(FNR)fnr基因、编码甲酸脱氢酶(FDH-H)fdhF基因,以及NADH途径中编码烟酸转磷酸核糖激酶(NAPRTase)的pncB基因,构建了3种同源过表达重组菌株HQ-3-fnr、HQ-3-fdhF和HQ-3-pncB,以研究同源过表达产氢代谢调控因子及辅酶因子对克雷伯菌累积产氢、细胞生长、代谢终产物的影响。结果表明,过表达fnr、pncB和fdhF基因的克雷伯工程菌的产氢效率比携带空载体的克雷伯对照菌株分别提高12.26%、11.62%和7.28%;重组菌HQ-3-fnr、HQ-3-fdhF和HQ-3-pncB的葡萄糖利用率较克雷伯对照菌株HQ-3-C明显增加,过表达fnr、fdhF基因使代谢合成甲酸量增多;过表达pncB基因能促进NADH合成,使更多的NADH流入消耗NADH较多的乙醇与琥珀酸代谢路径,使得乙醇和琥珀酸含量增加,而乳酸含量降低。     

微生物发酵法生产聚羟基脂肪酸酯的研究进展

聚残基脂肪酸醋(Polyhydroxyalkanoates,PHAs)是一类由择基脂肪酸单体通过酯化聚合得到的高分子化合物,因具有传统石油基塑料类似的力学特征、100％生物降解性和生物相容性而被认为是最有潜力的绿色环保材料之一.受限于其高昂的生产成本,PHAs作为绿色环保材料的应用推广困难.文中分别从细胞形态调控、代谢...     

微生物合成鸟氨酸的代谢工程研究进展

鸟氨酸是一种非蛋白氨基酸,对氨态氮的排出及解除氨中毒有重要的作用,可用于功能性饮料、减肥保健产品及护肝抗癌药品等,在医疗、保健、食品等领域具有广泛的应用前景。本文系统地总结目前微生物合成鸟氨酸的研究现状,介绍鸟氨酸的分解代谢和合成代谢途径,及其所涉及的关键酶,详细阐述利用代谢工程改造鸟氨酸生产菌的思路,及其所涉及的代谢工程技术和最新研究进展,展望微生物合成鸟氨酸的代谢工程未来发展方向。     

微生物法生产烷烃研究进展

烷烃在自然界中广泛存在。它不仅是化石能源的主要组成部分,而且在润滑剂、化妆品、水果保藏、植物防护等方面具有广泛的应用价值。本文概述了天然产烷烃的微生物及其烷烃的天然合成途径及其途径中关键酶催化的作用机理,并对近几年国内外运用代谢工程手段改造微生物使其细胞合成烷烃的研究进展作了介绍。微生物生产烷烃可以通过改造烷烃的天然合成菌株或通过在模式微生物中引入异源烷烃合成途径两种方法来强化。最后文章讨论了微生物法生产烷烃存在的不足和今后研究的方向与展望。