代谢工程改造热带假丝酵母高效合成1，2，4-丁三醇

作     者：李静芸 夏媛媛 沈微 杨海泉 陈献忠 

作者机构：江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室 

出 版 物：《微生物学通报》 (Microbiology China)

年 卷 期：2024年第10期

页      面：3897-3909页

核心收录：

学科分类：081703[工学-生物化工] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0836[工学-生物工程] 082203[工学-发酵工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(32271533) 

主　　题：1,2,4-丁三醇 木糖酸积累 热带假丝酵母 生物质原料 发酵优化 

摘      要：【背景】1，2，4-丁三醇是一种手性多羟基醇，作为一种关键的平台化合物，主要用于合成高能材料1，2，4-三硝酸酯丁三醇，这种材料可作为飞机、火箭和导弹等武器的推进剂。随着合成生物学的快速发展，利用微生物细胞工厂生产1，2，4-丁三醇受到越来越多的关注。【目的】本研究以前期构建的产1，2，4-丁三醇热带假丝酵母工程菌为出发菌株，通过代谢工程策略进一步优化人工途径，降低中间产物积累，提高1，2，4-丁三醇发酵水平，并评价工程菌利用廉价的玉米芯水解液发酵生产1，2，4-丁三醇的能力。【方法】通过启动子工程，优化木糖脱氢酶基因表达水平，减少木糖酸中间产物的积累。利用碳酸钙作为中和剂调节发酵过程的pH，以及通过发酵培养基铁离子浓度优化等策略，提高热带假丝细胞工厂合成细胞工厂发酵生产1，2，4-丁三醇的能力。【结果】与出发菌株相比，构建的工程菌发酵生产1，2，4-丁三醇的产量提高了37%，5-L发酵罐上产量达到6.2 g/L。同时，工程菌以玉米芯水解液作为原料能够生产出2.6 g/L的1，2，4-丁三醇。【结论】本研究通过代谢工厂策略和发酵过程优化，提高了热带假丝酵母合成1，2，4-丁三醇的能力，还首次评价热带假丝酵母细胞工厂利用玉米芯水解液合成1，2，4-丁三醇的可行性，为大规模地利用生物质原料发酵生产1，2，4-丁三醇挖掘出一个有潜力的宿主。