《微生物合成聚羥基脂肪酸酯調控新機制研究》是依託清華大學，由陳國強擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：微生物合成聚羥基脂肪酸酯調控新機制研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：陳國強
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
許多細菌能合成聚羥基脂肪酸酯（PHA）作為儲存碳源和能量的物質。由於其可加工性、生物相容性和生物可降解性，PHA被認為是一種綠色塑膠而引起了世界各國科學界和產業界的重視。微生物合成的PHA的單體種類多樣、彼此之間結構差別很大，這就使不同PHA的熱力學性質有很大的不同。近來我們的研究表明，通過對假單胞菌的β-氧化循環中的一些基因的調控，可以部分實現對PHA中單體和結構進行一定的控制，獲得所需的PHA。本項目擬基於上述研究成果，對已知的微生物PHA合成路徑進行分析，找出互相影響和調控的機制，刪除影響PHA合成的路徑，從而建立基於惡臭假單胞菌的PHA的合成平台，能夠設計和獲得具有所需結構的PHA。並提出PHA合成和結構調控的新機制。
結題摘要
許多細菌能合成聚羥基脂肪酸酯 (polyhydroxyalkanoate, PHA) 作為儲存碳源和能量的物質。PHA具有材料多變性、非線性光學性能、壓電性能、氣體阻隔性能、熱塑性、生物可降解性、良好的生物相容性等特點，在塑膠包裝、化工、醫藥、農業、生物能源等諸多領域具有廣闊的套用前景。短中長鏈共聚PHA (SCL-co-MCL PHA)，尤其是兩種單體組成的比例可控的共聚物，由於綜合了短鏈PHA (SCL PHA) 和中長鏈PHA (MCL PHA) 的性能特點，具有在高附加值領域的套用潛力。但產量低、成本高是限制PHA大規模推廣套用的關鍵因素。針對這個問題，本項目系統解析了假單胞菌和嗜鹽菌中PHA合成的分子機制，提出了通過調控β氧化和TCA循環基因提高PHA產量的策略。通過削弱β-氧化循環和敲除PHA合成酶基因phaC的假單胞菌P. entomophila LAC31上表達低特異性的PHA聚合酶基因phaC61-3，同時引入PHB合成途徑相關基因phaA和phaB，並敲除脂肪酸從頭合成途徑關鍵基因phaG，使得短鏈單體合成與中長鏈單體合成兩條途徑並行，最終構建重組菌P. entomophila LAC32。基於這個SCL-co-MCL PHA的合成平台，通過調節添加碳源的種類和組合，我們首次合成了多種新型SCL-co-MCL PHA，其單體的碳鏈長度範圍覆蓋從3-羥基丁酸 (3HB, C4) 至3-羥基十八烷酸 (3HOD, C18)。其中，聚3-羥基丁酸-3-羥基十酸酯 [P(3HB-co-3HD)] 和聚3-羥基丁酸-3-羥基十二酸酯 [P(3HB-co-3HDD)] 這兩種新型SCL-co-MCL PHAs被證實其MCL單體的比例幾乎可以實現在0-100 mol%之間任意調節，表明重組P. entomophila LAC32可以作為單體比例可控的定製SCL-co-MCL PHA的生產平台。本項目還解析了嗜鹽菌Halomonas bluephagenesis TD01 phasin蛋白和細胞形態調控對PHA顆粒大小的調控機制，開發了低氧誘導啟動子、自沉降、自溶解底盤細胞。本項目共發表SCI標註論文33篇，其中第一標註6篇，第二標註25篇，其他標註2篇；本項目申請專利8項，獲得授權2項；獲得科技獎勵2項。
