《大腸桿菌人工合成功能寡糖2-岩藻化乳糖的系統研究》是依託南開大學，由黃笛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大腸桿菌人工合成功能寡糖2-岩藻化乳糖的系統研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃笛
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本研究以大腸桿菌為模式材料，構建重要功能寡糖2-岩藻化乳糖合成途徑並對影響生物合成效率的元件進行系統最佳化，主要從三個方面進行基礎研究。構建2-岩藻化乳糖的合成模組並改造產物轉運系統，對影響2-岩藻化乳糖生物合成效率的途徑基因替換最佳化質粒拷貝數、核糖體結合位點等，構建2-岩藻化乳糖合成的前體動態感應調控模組，最佳化各個模組的生物合成，提高人工合成菌株的生產效率；建立2-岩藻化乳糖合成菌株的動態代謝調控網路，以產物為目標模擬識別網路中影響菌株生物合成的關鍵節點、限速步驟和關鍵途徑，系統分析識別目標化合物在人工合成體系中的瓶頸，確定目標基因；改造目標基因，提高特定功能模組在底盤細胞中的前體供應、輔因子補給，解除中間產物抑制、產物轉運限制，打破菌株代謝的局限，最終提高2-岩藻化乳糖人工合成菌株的生產效率並解析關鍵代謝調控機制，為重要功能寡糖的生物合成研究奠定基礎。
結題摘要
母乳寡糖是天然存在於人類母乳中的僅次於乳糖和脂肪的第三大固體組分，對嬰幼兒的健康成長具有重要的作用。岩藻化乳糖作為一種重要組成成分，在營養和醫藥行業具有廣闊的套用前景。岩藻化乳糖合成可以通過化學法、酶法實現。化學法由於合成步驟繁瑣、選擇性差、收率低、副產物多、污染嚴重，因此工業套用上受到限制。酶法可以在岩藻糖轉移酶的作用下將底物乳糖岩藻化，但是反應需要GDP-岩藻糖作為糖供體，價格昂貴。本研究首次基於合成生物學方法構建了岩藻乳糖的合成途徑，基於模組分解思路，將涉及產物合成的途徑分成五個部分加以最佳化，包括宿主最佳化、糖基轉移酶篩選、受體糖水平強化、供體糖水平改進以及胞內輔因子NADPH調控，最終解除中間產物限制、前體限速步驟抑制，打破菌株代謝的局限，實現目的產物2'-岩藻乳糖和3-岩藻乳糖的產量最大化合成並解析了關鍵代謝調控機制，這項工作建立了一個靈活的、可即插即用的功能寡糖模組化途徑合成平台，該平台可以為其他寡糖的合成提供重要基礎。
