《利用代謝撥動開關調控大腸桿菌芳香型胺基酸的合成》是依託濟南大學，由古鵬飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用代謝撥動開關調控大腸桿菌芳香型胺基酸的合成
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：古鵬飛
- 依託單位：濟南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
L-苯丙氨酸、L-色氨酸和L-酪氨酸這三種芳香型胺基酸均具有較高的經濟價值。利用微生物生產芳香型胺基酸具有成本低廉、環境友好、產量較高等優勢，逐漸成為了研究的熱點。由於存在著共同途徑，為了提高某一種芳香型胺基酸的產量，往往需要阻斷另外兩種芳香型胺基酸的合成途徑，使得重組菌株只能合成單一的芳香型胺基酸。為了解決這個問題，在本項目中，以野生型大腸桿菌BW25113為出發菌株，通過對其芳香型胺基酸的共同途徑進行代謝工程改造，我們將首先得到一個芳香型胺基酸合成的基礎菌株。之後通過構建依賴於三種不同誘導劑的代謝撥動開關並用於調控芳香型胺基酸分支途徑中的關鍵基因PheA、TrpE以及TyrA，我們將得到可在合成L-苯丙氨酸、L-色氨酸和L-酪氨酸之間切換的芳香型胺基酸通用菌株，從而實現 “一菌多用”，具有良好的套用價值。本項目構建的代謝撥動開關也將為微生物分支途徑的調控提供一種新的工具。
結題摘要
包括莽草酸、L-苯丙氨酸、L-色氨酸和L-酪氨酸在內的芳香族化合物均具有較高的經濟價值。在大腸桿菌等微生物中，三種芳香型胺基酸具有共同的前體物分支酸。因此，為了提高某一種芳香型胺基酸的產量，往往需要阻斷另外兩種芳香型胺基酸的合成途徑。另外，莽草酸作為芳香型胺基酸合成的中間代謝產物，一般無法在細胞中大量積累。在本項目中，我們利用了代謝撥動開關來解決這兩個問題。我們首先設計了一個簡單的代謝撥動開關MTS-1，並用於調控莽草酸激酶的活性。通過添加誘導劑L-阿拉伯糖，實現了aroK活性的條件抑制，成功獲得了非營養缺陷型的莽草酸合成菌株。在5-L發酵罐中，重組大腸桿菌在不添加芳香型化合物的條件下能夠合成13.15 g/L的莽草酸。在MTS-1的基礎上，我們構建了更加複雜的代謝撥動開關MTS-2，將L-苯丙氨酸與L-酪氨酸分支途徑中的關鍵基因pheAFBR與tyrAFBR分別置於PacuR與PlacUV5啟動子的操縱之下，並將該代謝撥動開關轉移到構建的芳香型胺基酸基礎菌株中。通過添加IPTG，丙烯酸鹽或者不添加誘導劑，實現了對重組菌株合成芳香型胺基酸類型的調節。構建的MTS-1和MTS-2具有在大腸桿菌或其他微生物的不同代謝途徑中套用的潛力。
