《甲醇生物合成異戊二烯途徑工程研究》是依託清華大學，由張翀擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：甲醇生物合成異戊二烯途徑工程研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：張翀
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
合成生物學對生物化工的學科發展具有重要推動作用，可以根據原料特點和產物合成需求，通過全新的代謝途經設計和重構，構建高效的細胞工廠。本項目以扭脫甲基桿菌為底盤，構建以甲醇為原料高效生物合成異戊二烯的新途徑。為克服底盤微生物基因操作工具缺乏，多基因途徑代謝流匹配複雜的難題，本項目提出模組化途徑重構的思路，利用底盤微生物改造和外源途徑重構相結合的策略，將異戊二烯合成途徑分為上下兩個模組，分別從上游模組整合與底盤最佳化、下游模組重構與代謝流精細匹配以及菌株培養與異戊二烯生產動力學特性三個方面進行研究，以期建立具有自主智慧財產權的甲醇高效轉化異戊二烯的細胞工廠及新工藝。利用生物法高效轉化甲醇生成異戊二烯，具有與糖基生物異戊二烯路線競爭的優勢，突破國際公司專利封鎖；同時從我國國情出發，延伸和增值煤化工產業鏈，將成為工業生物技術與甲醇化工結合的新方向。
結題摘要
合成生物學對生物化工的學科發展具有重要推動作用，可以根據原料特點和產物合成需求，通過全新的代謝途經設計和重構，構建高效的細胞工廠。微生物發酵的碳源是決定化學品生物製造經濟性的關鍵因素。甲醇來源廣泛，以甲醇作為碳源能夠有效緩解糖基生物製造“與人爭糧”及原料經濟性等問題。本項目以扭脫甲基桿菌外源合成甲羥戊酸為模式體系，為解決其缺乏兼容性質粒和循環代謝網路調控手段不足的問題，通過基因組途徑工程實現穩定合成甲羥戊酸，通過QscR調控蛋白工程改造循環代謝網路；進一步通過培養工藝最佳化解決菌株生長不穩定、細胞中還原力不足及甲醇耐受性低等關鍵問題，系統研究扭脫甲基桿菌生物合成過程的強化方法，以期為建立甲羥戊酸下游對接萜類化合物的合成途徑工程提供基礎。通過上述努力，成功構建了以甲醇為底物生產甲羥戊酸的工程菌，所構建的甲醇高效轉化甲羥戊酸重組菌株，轉化率達到理論轉化率的10%，總體產量達到4.35g/L，為公開文獻報導最高水平。
