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重组大肠杆菌合成聚(3-巯基丙酸)和聚(3-羟基丁酸-3-巯基丙酸)的研究
引用本文:刘双江.重组大肠杆菌合成聚(3-巯基丙酸)和聚(3-羟基丁酸-3-巯基丙酸)的研究[J].生物工程学报,2003,19(2):195-199.
作者姓名:刘双江
作者单位:1. 中国科学院微生物研究所,北京,100080;Institute of Microbiology, University of Muenster, Muenster 48149, Germany
2. Institute of Microbiology, University of Muenster, Muenster 48149, Germany
摘    要:利用Clostridium acetobutylicum的丁酸激酶基因 (buk) 和磷酸转丁酰基酶基因(ptb),以及Thiocapsa pfennigii的PHA合成酶基因,设计了一条能够合成多种聚羟基烷酸的代谢途径,用构建的质粒转化大肠杆菌,获得了重组大肠杆菌菌株.前期的研究表明,在合适的前体物条件下,该重组大肠杆菌能够合成包括聚羟基丁酸、聚(羟基丁酸-戊酸)等多种生物聚酯Liu and Steinbüchel, Appl. Environ. Microbiol. 66739-743].利用该重组大肠杆菌,通过生物催化作用合成了3-巯基丙酸的同型共聚酯,同时利用该重组大肠杆菌还获得了含3-巯基丙酸单体的多种异型共聚物.实验首先研究了3-巯基丙酸对大肠杆菌生长的影响,在此基础上优化了培养过程中添加3-巯基丙酸的时机和浓度,结果表明,在实验的条件下,细胞合成聚(3-巯基丙酸)可达6.7%(占细胞干重),合成聚(3-羟基丁酸-3-巯基丙酸)(分子中3-巯基丙酸3-羟基丁酸=31)可达24.3%.实验进一步研究了同时或分别表达以上3个基因的重组大肠杆菌合成聚合物的能力,结果表明只有当3个基因同时表达时才能合成聚合物,说明3个基因对合成过程是必须的,从而表明了合成途径是按照设计的路线进行的.还通过GC/MS、GPC、IR等手段对合成的化合物进行了定性的研究.聚(3-巯基丙酸)或聚(3-羟基丁酸-3-巯基丙酸)等聚酯属于一类新型生物聚合物,它在分子骨架中含有硫酯键,不同于聚羟基烷酸酯的氧酯键,从而具有显著不同的物理、化学、光学等性质和具有重要的潜在应用价值.

关 键 词:聚(3-巯基丙酸)  聚(3-羟基丁酸-3-巯基丙酸)  生物合成  聚羟基烷酸  生物多聚物

Biosynthesis of Poly(3-mercaptopropionate) and Poly(3-mercaptopropionate-co-3-hydroxybutyrate) with Recombinant Escherichia coli
Abstract.Biosynthesis of Poly(3-mercaptopropionate) and Poly(3-mercaptopropionate-co-3-hydroxybutyrate) with Recombinant Escherichia coli[J].Chinese Journal of Biotechnology,2003,19(2):195-199.
Authors:Abstract
Institution:Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China. shuangjiang@hotmail.com
Abstract:Polythioesters newly emerged as a type of novel polymer and they have showed great potential for application in industries. In this study, genes of butyrate kinase (buk) and phosphotransbutyrylase (ptb) from Clostridium acetobutylicum, and poly (3-hydroxybutyrate) (PHB) synthase gene from Thiocapsa pfennigii were used for construction of a metabolic pathway to synthesize the polythioesters. When 3-mercaptopropionate and 3-hydroxybutyrate were fed, poly (3-mercaptopropoinate) poly (3MP)] and poly(3-mercaptopropionate-co-3-hydroxybutyrate) poly(3MP-co-3HB)] were synthesized by recombinant Escherichia coli JM109 (pBPP1) harboring the constructed metabolic pathway. Results indicated clearly that all these genes are necessary for the synthesis of poly(3MP) and poly(3MP-co-3HB).
Keywords:poly(3-mercaptopropoinate)  biosynthesis  butyrate kinase  phosphotransbutyrylase  poly(hydroxyalkanoic acids)
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