大肠杆菌高得率合成琥珀酸的系统代谢工程研究

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大肠杆菌高得率合成琥珀酸的系统代谢工程研究
琥珀酸是一种重要的平台化合物,琥珀酸及其衍生物被广泛地应用于食品、医药和化工等领域。大肠杆菌是目前生产琥珀酸的主要菌株。
然而由于胞内NADH的供应不足,大肠杆菌经TCA还原臂生成琥珀酸的最大理论得率被限制为1 mol/mol葡萄糖。本文首次计算并报道出当磷酸戊糖(PP)途径和糖酵解途径的碳流量比为6:1时,琥珀酸能实现其最大理论得率1.714 mol/mol葡萄糖。
基于这个理算计算,我们战略性地调控了产琥珀酸的多条途径。系统的代谢工程策略,包括过表达氧化PP途径的关键基因,强化葡萄糖的运输效率,过表达羧化途径的关键酶,以及强化琥珀酸胞内到胞外的运输,琥珀酸的得率提高到1.54mol/mol葡萄糖,相比出发菌株ZTK提高了52%,达到理论最大得率的90%。
来自谷氨酸棒杆菌的解调基因zwf243-gnd361被首次引入大肠杆菌的琥珀酸生产菌株ZTK。通过比较过表达大肠杆菌自身的zwf-gnd和谷氨酸棒杆菌的突变基因zwf243-gnd361对琥珀酸得率及胞内NADH/NAD+的影响,发现过表达来自谷氨酸棒杆菌的解调基因zwf243-gnd3 ...

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关键词：大肠杆菌 琥珀酸 突变基因 Mol 葡萄糖