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题名基于代谢工程改造大肠杆菌的人工途径合成冰片研究
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作者
吴婷婷
高跃
罗正山
饶义剑
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机构
江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室
江南大学生物工程学院
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出处
《食品与生物技术学报》
北大核心
2025年第4期32-41,共10页
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基金
国家“十四五”重点研发计划项目(2021YFC2102700)
国家自然科学基金面上项目(32270082)
国家自然科学基金青年基金项目(22108122)。
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文摘
【目的】构建以异戊二烯醇为底物的人工简短异戊烯醇利用途径(isopentenol utilization pathway,IUP),解决传统MEP/MVA途径合成冰片存在的途径长、辅因子需求大等问题,提高冰片生物合成效率。【方法】以大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)BL21为底盘细胞,通过设计以异戊二烯醇为底物的两步酶促催化法,构建前体IPP/DMAPP的IUP,接着通过改善冰片二磷酸合酶CbTPS1的可溶性表达水平、筛选不同来源异戊二烯基转移酶改善前体IPP/DMAPP合成GPP的通量、适配性优化冰片合成途径关键酶的表达水平、筛选高活性磷酸酶等策略,同时探索不同金属离子对冰片生物合成的影响。【结果】人工简短IUP合成冰片的效率较MEP途径提高了12.70%。通过酶工程和途径优化,冰片产量提升至2642.8μg/L。添加Mg²⁺后,产量进一步提高至5912.4μg/L。【结论】利用人工简短IUP实现了冰片的生物合成,可为其他萜类化合物的生物合成提供参考。
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关键词
冰片
大肠杆菌
代谢工程
异戊烯醇利用途径
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Keywords
borneol
Escherichia coli
metabolic engineering
isopentenol utilization pathway
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分类号
R284
[医药卫生—中药学]
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题名代谢改造大肠杆菌合成8-异戊烯基山奈酚
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作者
赵婉莹
周景文
侯颖
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机构
天津科技大学生物工程学院
江南大学生物工程学院
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出处
《食品与发酵工业》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第23期16-24,共9页
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基金
国家自然科学基金创新研究群体项目(32021005)
天津市研究生科研创新项目资助(2022SKYZ092,2022SKYZ094,2022SKYZ099)。
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文摘
8-异戊烯基山奈酚(8-prenylkaempferol,8-pk)是一种黄酮类化合物,具有抗炎、抗癌等药理活性。目前8-pk的生物合成主要通过植物来源的异戊烯基转移酶(prenyltransferases,PTs)催化山奈酚(kaempferol,Kae)实现。然而植物源的PTs自身含有的信号肽会极大阻碍其在原核生物中异源表达和高效催化,且催化途径中前体物质二甲基烯丙基焦磷酸盐(dimethylallyl pyrophosphate,DMAPP)的供给不足严重限制了8-pk的生物合成产量。该研究以大肠杆菌(Escherichia coli)为底盘细胞,通过强化前体DMAPP供应和截短异戊烯基转移酶信号肽实现了8-pk的高效合成。首先,在E.coli BL21(DE3)中游离表达了淫羊藿来源的异戊烯基转移酶(EkF8DT),并引入异戊烯醇利用途径提升了EkF8DT的前体DMAPP的供应,8-pk产量达到2.14 mg/L。随后,通过AlphaFold2预测了EkF8DT的结构,将EkF8DT N端截短60个氨基酸时8-pk产量最高,达到6.46 mg/L。通过将EkF8DT的N端融合蛋白质标签以及优化发酵条件产量达到24.28 mg/L,最终在5 L发酵罐中8-pk产量达到44.33 mg/L,这是目前报道的较高水平。该研究为8-pk等类黄酮异戊烯基化的高效生物合成提供了策略。
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关键词
8-异戊烯基山奈酚
异戊烯基转移酶
异戊烯醇利用途径
信号肽截短
蛋白质标签
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Keywords
8-prenylkaempferol
prenyltransferases
IUP pathway
signal peptide truncation
protein tags
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分类号
TQ920.6
[轻工技术与工程—发酵工程]
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