《多策略調控谷氨酸棒桿菌產丁二胺的研究》是依託中山大學，由劉建忠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多策略調控谷氨酸棒桿菌產丁二胺的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉建忠
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著系統生物學、合成生物學和進化工程技術的發展，代謝工程進入一個全新的時代。丁二胺可作為合成抗腫瘤藥物、生物鹼、殺菌劑和聚醯胺纖維(尼龍4,6)的前體,具有廣闊的市場前景。因此利用代謝工程新技術高效合成生物基丁二胺的研究具有重要的科學意義和實用價值。我們將在現有工作的基礎上，聯合套用系統生物學、合成生物學和進化工程技術，從基因翻譯(密碼子最佳化)、轉錄(啟動子工程與模組裝配)、蛋白(鳥氨酸脫羧酶篩選與最佳化)、細胞(進化工程)、提高NADPH供給和抑制CO2釋放(旁路構建)等層次，對谷氨酸棒桿菌進行全局調控，構建不含抗性標記和表達質粒的高產丁二胺的人工合成谷氨酸棒桿菌；並通過比較蛋白質組學、比較基因組學和關鍵基因表達水平的比較研究，揭示人工合成谷氨酸棒桿菌高效合成丁二胺的代謝調控機制。項目研究不僅能推動代謝工程和合成生物學學科的發展，又將促進生物基丁二胺的研發，推動我國工業生物技術產業升級。
結題摘要
首先從E. coli, Enterobacter cloacae, Hafnia alvei, Salmonella Arizona, Salmonella enterica, Serratia liquefaciens中篩選到最適鳥氨酸脫羧酶基因E. cloacae speC1；然後以實驗室已有產鳥氨酸谷氨酸幫桿菌為出發菌，敲除了丁二胺氧化酶、NCgl0281 and NCgl2582基因以避免降解途徑和提高NADPH供給，從而構建了一株無質粒的產丁二胺的谷氨酸幫桿菌；採用適應性進化技術得到了一株高產丁二胺的代謝進化工程菌C. glutamicum PUT-ALE，搖床發酵可產111.4mM丁二胺、葡萄糖轉化率27.4%(g/g)，其產量是目前文獻報導最高值(58.1mM)的1.9倍；最後為了揭示丁二胺合成的代謝調控機制，進行了比較基因組學和蛋白質組學的研究，發現高產菌株中與丁二胺合成有關的一些蛋白表達水平發生了明顯變化，丁二胺合成途徑有關基因argCJBD的序列也發生了突變。項目研究大大推動了生物基丁二胺和生物塑膠的發展，同時也促進了代謝工程和合成生物學學科的發展。
