代谢工程及其在产苯丙氨酸基因工程菌构建中的应用

本文对代谢工程的发展状况从研究方法,在医药物的,农业及环保中应用等几方面做了概括地介绍;从宿主的选择,加速限速反应,改变代谢流和生产程序的优化几方面较为详细地评述了代谢工程在苯丙氨酸基因工程菌构建方面的应用,并对代谢工程的未来发展进行了展望。     

L-苯丙氨酸生产的代谢工程研究

L-苯丙氨酸是一种重要的食品和医药中间体。工业上一般采用酶法和发酵法来生产L-苯丙氨酸。代谢工程的兴起,使得更加理性的改造菌株成为可能,这更加促进了发酵法的广泛应用。主要介绍了代谢工程在L-苯丙氨酸生产菌的改造中的应用情况,其中涉及苯丙氨酸生物合成途径中相关基因及其酶的调控、中央代谢途径的改造和芳香族氨基酸生物合成支路的修饰。并探讨了将来的发展前景。     

基因工程菌在生物降解中的应用及其发展

在简要阐述基因工程菌构建方法的基础上,系统综述和评价了基因工程构建方法的研究进展及其在生物降解中存在的问题。     

植物糖基转移酶及其在代谢工程中的应用

糖基转移酶催化植物次生代谢物合成,在植物的生长发育过程以及代谢工程应用方面起着重要作用。该文介绍糖基转移酶的基本特性,总结近年来研究植物糖基转移酶基因的克隆与功能分析的方法,详细阐述了微生物中3个C-糖基转移酶基因（UrdGT2、gilGT和iroA）的克隆和功能研究,概括糖基转移酶在代谢工程的研究进展,并展望今后的研究趋势,为植物C-糖基转移酶的生物学功能研究和代谢应用方面提供有益帮助。     

产肌醇酿酒酵母基因工程菌的构建

【目的】过表达酿酒酵母肌醇合成关键酶基因INO1,促进肌醇合成,构建能够分泌肌醇的基因工程菌株。【方法】构建r DNA介导的INO1基因多拷贝整合表达载体p URIH,电转化酿酒酵母Y01菌株,构建工程菌株YI2-1和YI2-2,荧光定量PCR方法分析INO1基因表达量。敲除Kan MX抗性基因,HPLC检测重组菌发酵液中肌醇含量。【结果】获得INO1基因过表达菌株YI2-1和YI2-2,YI2-1的INO1基因表达量是出发菌Y01的16.235倍。敲除Kan MX抗性基因的菌株命名为YI2-1△KP,初步检测YI2-1△KP产肌醇量为627 mg/L。【结论】r DNA介导的INO1基因多拷贝整合表达载体p URIH能够有效地过表达目的基因;过表达菌株合成的肌醇不仅能满足自身的需要,而且能够向胞外分泌,具有潜在的工业应用价值。     

全局转录调控及其在代谢工程中的应用

全局转录调控是一种全新的改进细胞表型的定向进化方法,通过error-prone PCR、DNA shuffling等技术对细胞中的σ因子和其他转录元件进行多轮突变修饰,改变RNA聚合酶的转录效率和对启动子的亲和能力,使细胞的转录在整体水平上发生改变,导致许多由多种基因控制的细胞表型得以改进。全局转录调控可以对代谢途径快速优化,在代谢工程中已被成功地应用于各种代谢产物的生物合成中。随着全局转录调控理论的不断完善,其应用前景也将越来越广阔。     

代谢工程的发展及其应用

本首先论述了代谢工程的代谢网络理论、代谢分析、节点分析和中心代谢物作用机理等代谢工程理论基础。然后,分析了代谢工程的各种具体设计思路,并以实际例子作了详细说明。另外还对代谢工程的新兴研究方向－逆代谢工程进行了简单说明。     

RNA干扰及其在植物代谢工程中的应用

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是一种高效的、序列特异的基因沉默现象。本文介绍了RNA干扰的发现及其干扰机制,阐明RNA干扰可在发现代谢途径中的新基因并验证其功能、改善植物营养价值、提高植物抗性、创造新种质等方面发挥重要作用。     

代谢工程在微生物法产辅酶Q_(10)中的应用

辅酶Q10作为细胞呼吸链上的重要组成部分在电子传递过程中发挥着重要的作用。辅酶Q10的抗氧化、抗衰老功能使其广泛应用于医药、食品和化妆品等行业。CoQ10市场需求不断增加,这使得大规模提高CoQ10工业化生产的产量显得十分必要。目前,主要依靠从自然界中筛选到的各种微生物作为生产菌种发酵生产CoQ10,但这些原始生产菌种由于产量低、营养要求高等各种原因很难实现大规模发酵生产。随着对CoQ10生物合成途径以及代谢调控机制的了解清楚,通过对易于商业化生产的优良宿主细胞(如大肠杆菌)进行代谢工程的改造,有助于促进代谢工程菌的CoQ10工业化生产发展。     

紫色杆菌素基因工程菌的构建与生产途径调控机制的研究进展

紫色杆菌素是微生物以色氨酸分子为前体物质氧化缩合得到的一种非水溶性次级代谢产物,不仅可用做染色剂,还具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒及抗氧化等生物活性。目前,虽然Chromobacterium violaceum、Janthinobacterium lividum和Pseudoalteromonas luteoviolacea等被证实具有紫色杆菌素合成能力,由于紫色杆菌素合成机制复杂,涉及多酶级联反应,而且野生型菌株易形成无色突变体,导致紫色杆菌素产量不高,因此现阶段主要采取合成生物学和代谢工程手段在微生物宿主中进行异源生产。本文从紫色杆菌素合成基因簇的多样性、基因工程菌的构建以及工程菌生产途径的调控机制三方面具体介绍紫色杆菌素生产菌的构建及生产途径调控方面的研究进展,以期从微生物资源及基因来源等方面改善微生物菌株的紫色杆菌素生产能力,提出进行途径工程的调控策略,为实现紫色杆菌素产量规模化提供思路。     

代谢工程在核黄素生产上的应用

核黄素(维生素B2)为天然水溶性的B族维生素,是维持机体代谢所必须的营养物质。目前核黄素的工业化生产主要有微生物发酵法和化学半合成法两种,其中微生物发酵法以生产工艺简单、原料廉价、环境友好以及资源可再生等优点而倍受世界核黄素生产商的青睐。代谢工程是近二十年来发展起来的新型学科,主要利用分子生物学技术对细胞进行遗传修饰,从而改进产物生成或细胞特性。为进一步提高核黄素产量,通过代谢工程手段构建出了核黄素高产菌株,其中尤以枯草芽孢杆菌最为成功。要得到较高的核黄素产率,必须保证碳架、能量等价物以及氧化还原辅(酶)因子在细胞代谢过程中处于适当的比率。以枯草芽孢杆菌进行核黄素生产为例,主要从增强碳源和能源利用效率、增强核黄素生物合成途径代谢流以及解除核黄素生物合成过程中的反馈调节方面综述了代谢工程在指导核黄素生产方面的应用,并讨论了其未来的发展方向。     

大豆异黄酮生物合成关键酶及其代谢工程研究进展

异黄酮是一类具有C-6/C-3/C-6骨架的二次代谢产物,具有抗氧化和抗肿瘤活性。异黄酮与黄酮类物质具有相似的苯丙烷生物合成途径。天然的绝大部分异黄酮分布在豆科植物中,目前在大豆中已经发现了超过12个异黄酮(苷)。大豆异黄酮的生物合成主要涉及三个关键的酶查尔酮合酶(CHS)、查尔酮异构酶(CHI)和异黄酮合酶(IFS)。总结了大豆异黄酮的提取分离方法和生物合成途径,着重综述了CHI、CHS、IFS生物学特征和功能及异黄酮的代谢工程研究。     

细菌小RNA的调控及在代谢工程中的应用

细菌代谢工程需要优化基因的表达来平衡代谢物通量分布和减少有毒的中间体积累,从而提高产物生物合成。细菌小RNA(small RNA,sRNAs)与靶标mRNA通过碱基互补配对结合来抑制或激活其靶标基因的表达。sRNA在细菌的生理过程中都起到了至关重要的调控作用,因此被认为是细菌代谢工程中调节靶标基因表达的有力工具。近年来,越来越多的人工合成sRNA在细菌代谢工程中得到应用,分别就细菌sRNA的靶标识别和其对靶标的调控及代谢工程中的应用做了总结概括。     

以生物合成为基础的代谢工程和组合生物合成

代谢工程和组合生物合成在筛选和发展新型药物方面日益成为生物、化学和医药界关注的重点。基于聚酮和聚肽类天然产物的独特化学结构和良好生物活性,研究它们的生物合成机制,将为合理化遗传修饰生物合成途径获得结构类似物提供遗传和生物化学的基础,实现利用现代生物学和化学的技术手段在微生物体内进行药物开发的目的。     

代谢工程

代谢工程,也称途径工程,是基因工程一个重要分支,一般是多基因的基因工程,与细胞的基因调控、代谢调控和生化工程密切相关。讨论了代谢工程的应用,包括通过改变代谢流和代谢途径提高产量,改善生产过程,构建新的代谢途径和产生新的代谢产物等。     

微生物代谢工程原理与应用

代谢工程是利用分子生物学原理系统分析细胞代谢网络,并通过DNA重组技术和应用分析生物学相关的遗传学手段对细胞进行有精确目标的基因操作,改变微生物原有的代谢或调节系统,实现目的产物代谢活性的提高。代谢工程综合了生物化学、化学工程、数学分析等多学科内容,是当前国内外学者研究热点之一。论述了微生物代谢工程的理论基础及其应用进展和前景。     

奎尼酸生物合成的代谢工程

奎尼酸及其衍生物氢醌和苯醌等是一类重要的化工原料,可作为一些化学合成制剂和药物中间原料,且在食品和化学工业中有着广泛的应用。目前奎尼酸的制备方法有植物提取法、化学合成法、酶工程法和微生物发酵法,其中微生物发酵法是近年发展起来的一种十分经济有效的方法。在介绍奎尼酸的制备方法的基础上重点综述了应用代谢工程在生物合成奎尼酸基因工程菌的改造中的研究进展,其中涉及奎尼酸生物合成途径中相关基因及其酶的调控、中心代谢途径的改造和修饰等,并探讨了将来的发展前景。     

生物转化-从全细胞催化到代谢工程

与传统的化学合成方法相比,利用生物的手段转化生产活性化合物及其衍生物无疑具有更大的吸引力。随着用于生物转化微生物种类的增多,生物转化的应用领域不断得到扩大。生物转化的发展经历了野生型全细胞催化,基因工程微生物全细胞反应,以及利用系统分析和代谢工程进行全局性调控等几个阶段。以下对这一发展趋势及相关研究的最新进展作一简要综述。