隨著石油資源的緊缺和環(huán)境的不斷惡化,利用可再生資源構(gòu)建微生物細(xì)胞工廠生產(chǎn)化學(xué)品、燃料和藥品成為了研究重點。近年來,隨著代謝工程與合成生物學(xué)的發(fā)展,實現(xiàn)了多種天然產(chǎn)物的生物合成。但是,由于缺乏已知的代謝途徑或相關(guān)酶,且很多非天然產(chǎn)物沒有相關(guān)的代謝途徑,導(dǎo)致許多高附加值產(chǎn)物無法實現(xiàn)生物合成。為了解決這一問題,本研究利用酶的混雜性或改造已有酶的催化性質(zhì),從而拓寬酶的底物譜并構(gòu)建人工代謝通路,實現(xiàn)了 6種高附加值化合物的生物合成。木糖作為木質(zhì)纖維素中的第二大糖,在微生物中的代謝效率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于葡萄糖。為了提高大腸桿菌的木糖利用效率,我們研究了木糖非磷酸化代謝途徑中不同來源的相關(guān)酶,優(yōu)化了木糖非磷酸化途徑在大腸桿菌中的表達(dá)。并以此為基礎(chǔ),利用酶的混雜性,篩選途徑中的關(guān)鍵酶,成功在大腸桿菌中鑒定了新的3,4-二羥基丁醛脫氫酶,從而構(gòu)建了一條全新的3,4-二羥基丁酸生物合成途徑,通過優(yōu)化代謝網(wǎng)絡(luò),3,4-二羥基丁酸的搖瓶產(chǎn)量達(dá)到1.27 g/L,是目前已報導(dǎo)的最高產(chǎn)量。接著,我們利用蛋白質(zhì)工程方法,理性設(shè)計并改造丙二醇脫水酶,通過解除底物抑制、增大催化口袋和優(yōu)化金屬離子催化距離將一個天然不催化1,2,...

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學(xué)位級別】：博士

圖１－１木糖磷酸化生物降解途徑??Ｆｉｇ．?１－１?Ｘｙｌｏｓｅ?ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｖｅ?ｄｅｇｒｅｄａｔｉｏｎ?ｐａｔｈｗａｙ??上，、，

圖１－２木糖非磷酸化生物降解途徑??Ｆｉｇ．?１－２?Ｘｙｌｏｓｅ?ｎｏｎｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｖｅ?ｄｅｇｒｅｄａｔｉｏｎ?ｐａｔｈｗａｙ??

圖１－４莽草酸代謝途徑??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｈｉｋｉｍａｔｅ?ｐａｔｈｗａｙ??

圖２－１人工設(shè)計全新的在大腸桿菌中由木糖生產(chǎn)３，４－ＤＨＢＡ的代謝途徑

本文編號：3886903