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生命的化学 2009年第6期29卷 803-811页

作者：顾明亮汪业军陈姝张永彪中国科学院北京基因组研究所/中国科学院基因组科学与信息重点实验室北京100029 香港中文大学生物系中山大学生命科学学院广州510275

线粒体的能量代谢需要线粒体与细胞核的信息交流及两套基因组的协同表达。核基因与线粒体基因表达的协调依赖于转录因子,如核呼吸因子1(nuclear respiratory factor1,NSF1)、NRF2、线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor ... 详细信息

线粒体的能量代谢需要线粒体与细胞核的信息交流及两套基因组的协同表达。核基因与线粒体基因表达的协调依赖于转录因子,如核呼吸因子1(nuclear respiratory factor1,NSF1)、NRF2、线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A,TFAM)、线粒体转录因子B(TFBM)、过氧化物体增殖活化受体α(peroxisome proliferator-activated receptor α,PPARα)、雌激素相关受体α(estrogen-related receptor α,ERRα)、特异性蛋白质1(specificity protein 1,Sp1)等,与过氧化物体增殖活化受体γ辅活化因子1(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1,PGC-1)家族如PGC-1α、PGC-1β、PGC-1相关的辅活化因子(PGC-1-related coactivator,PRC)等之间的相互作用。首先,上述转录因子与呼吸链靶基因结合,作用于特定基因的转录、翻译和复制装置以及蛋白质输入和装配装置,通过转录因子之间的相互作用控制线粒体的功能状态。其次,在生理和病理条件下,线粒体存在由线粒体向细胞核的逆向信号传导通路。该通路涉及众多的信号分子,它们将感应信号传递到细胞核并影响核基因的表达。核基因表达的变化导致细胞代谢的重新调整以使细胞适应线粒体的功能状态。本文系统阐述了线粒体基因与核基因协同表达的机制,为我们理解线粒体能量代谢和基于信号传递的功能整合提供一个基础框架。

关键词：线粒体转录因子顺向调节逆向调节基因协同表达

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基于碳硫模块平衡策略的大肠杆菌高产L-半胱氨酸菌株构建

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生物工程学报 2022年第12期38卷 4567-4586页

作者：张博陈开杨辉吴梓丹柳志强郑裕国浙江工业大学手性生物制造国家地方联合工程研究中心浙江杭州310014 浙江工业大学生物工程学院浙江省生物有机合成技术研究重点实验室浙江杭州310014

L-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,因其多样的生理功能,L-半胱氨酸在医药、化妆品和食品工业中有着广泛的应用。模块化代谢工程策略在细胞工厂的构建中具有极大的潜力。本研究利用碳硫模块协同表达策略进行大肠杆菌的L-半胱氨酸合成途... 详细信息

L-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,因其多样的生理功能,L-半胱氨酸在医药、化妆品和食品工业中有着广泛的应用。模块化代谢工程策略在细胞工厂的构建中具有极大的潜力。本研究利用碳硫模块协同表达策略进行大肠杆菌的L-半胱氨酸合成途径构建,构建了一株L-半胱氨酸合成基因工程菌。首先,通过增强L-半胱氨酸前体物质L-丝氨酸(serAf、serB和serCCg)的生物合成以及转录调控因子CysB的表达,L-半胱氨酸的产量由0提高到(0.38±0.02)g/L。然后,通过促进L-半胱氨酸转运和无机硫源的吸收同化、减弱L-半胱氨酸和L-丝氨酸的降解以及异源表达cysEf和cysBSt,L-半胱氨酸的产量提升至(3.82±0.01)g/L。最后,为了优化碳模块和硫模块的代谢通量,协同表达硫酸盐同化途径与硫代硫酸盐同化途径的基因cysM、nrdH、cysK以及cysIJ,得到L-半胱氨酸高产菌株。在500 mL摇瓶和2 L发酵罐中分别实现了(4.17±0.07)g/L和(11.94±0.1)g/L的L-半胱氨酸积累。研究结果表明,在细胞内通过对硫碳模块间代谢通量的协调控制,可以实现L-半胱氨酸的高效生物合成。研究结果为微生物发酵生产L-半胱氨酸的产业化奠定了基础。

关键词：生物合成基因协同表达 L-半胱氨酸代谢工程发酵工程

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代谢工程改造大肠杆菌一碳模块高效合成L-甲硫氨酸

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生物工程学报 2023年第8期39卷 3302-3317页

作者：张博王莹牛坤柳志强郑裕国浙江工业大学手性生物制造国家地方联合工程研究中心浙江杭州310014 浙江工业大学生物工程学院浙江省生物有机合成技术研究重点实验室浙江杭州310014

L-甲硫氨酸又名L-蛋氨酸,是人体必需8种氨基酸之一,在饲料、医药、食品领域具有重要应用。以实验室前期构建的M2(Escherichia coli W3110?IJAHFEBC/PAM)为出发菌株,以模块化代谢工程策略构建了一株L-甲硫氨酸高产菌株。首先通过过表达... 详细信息

L-甲硫氨酸又名L-蛋氨酸,是人体必需8种氨基酸之一,在饲料、医药、食品领域具有重要应用。以实验室前期构建的M2(Escherichia coli W3110?IJAHFEBC/PAM)为出发菌株,以模块化代谢工程策略构建了一株L-甲硫氨酸高产菌株。首先通过过表达亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolate reductase,MetF)和筛选不同来源的丝氨酸羟甲基转移酶(hydroxymethyltransferase,GlyA),增强了一碳模块甲基供体的生成,优化了一碳模块。随后针对一碳模块的前体供应,过表达了胱醚裂解酶(cysteamine lyase,MalY)和半胱氨酸内运基因(fliY),有效地提高了L-高半胱氨酸和L-半胱氨酸的供应。最终摇瓶发酵L-甲硫氨酸的产量由2.8 g/L提高至4.05 g/L,5 L发酵罐中达到18.26 g/L。研究结果表明,一碳模块对L-甲硫氨酸的生物合成具有十分重要的影响,在细胞内通过优化一碳模块,可以实现L-甲硫氨酸的高效生物合成。本研究为进一步提高微生物发酵生产L-甲硫氨酸的水平奠定了基础。

关键词：生物合成基因协同表达 L-甲硫氨酸代谢工程发酵工程

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