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生物工程学报 2023年第6期39卷 2390-2409页

作者：干雅梅郭亮高聪宋伟吴静刘立明陈修来江南大学食品科学与技术国家重点实验室江苏无锡214122 江南大学食品安全国际合作联合实验室江苏无锡214122 江南大学生命科学与健康工程学院江苏无锡214122

利用光能驱动二氧化碳(carbon dioxide,CO_(2))还原生产化学品对于缓解环境压力、解决能源危机具有重要意义。光捕获、光电转化和CO_(2)固定等作为影响光合作用效率的关键因素,同时也制约着CO_(2)的资源化利用效率。为了解决上述问题,... 详细信息

利用光能驱动二氧化碳(carbon dioxide,CO_(2))还原生产化学品对于缓解环境压力、解决能源危机具有重要意义。光捕获、光电转化和CO_(2)固定等作为影响光合作用效率的关键因素,同时也制约着CO_(2)的资源化利用效率。为了解决上述问题,本文从生物化学与代谢工程相结合的角度,系统总结了光驱动杂合系统的构建、优化与应用,并从酶杂合系统、生物杂合系统以及杂合系统应用3个方面分析了光驱动CO_(2)还原合成化学品的最新研究进展。在酶杂合系统方面,采用的策略主要有提升酶催化活性、增强酶稳定性等;在生物杂合系统方面,采用的方法主要包括增强生物捕光能力、优化还原力供应以及改善能量再生等;在杂合系统应用方面,主要阐述了光驱动CO_(2)还原生产一碳含能化合物、生物燃料以及生物食品等。最后,从纳米材料(包括有机材料和无机材料)和生物催化剂(包括酶和微生物)两个方面,展望了人工光合系统的进一步发展方向。

关键词：酶杂合系统生物杂合系统 CO_(2)固定能量再生还原力再生

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重组大肠杆菌全细胞催化合成莽草酸

重组大肠杆菌全细胞催化合成莽草酸

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作者：王晓霜天津科技大学

学位级别：硕士

莽草酸在医药领域具有十分重要的研究价值,近年来随着需求量的不断增加,传统商业生产方法由于提取效率低且污染严重,难以满足市场需求,为解决这个问题,本研究利用全细胞催化的方式,制备可应用于工业化的全细胞催化剂,并在质粒和基因组... 详细信息

莽草酸在医药领域具有十分重要的研究价值,近年来随着需求量的不断增加,传统商业生产方法由于提取效率低且污染严重,难以满足市场需求,为解决这个问题,本研究利用全细胞催化的方式,制备可应用于工业化的全细胞催化剂,并在质粒和基因组水平上探索、优化重组菌株的表达能力和稳定性,目标构建一种经济高效、环境友好的生物合成莽草酸的工业方法。为解决还原力不足,使莽草酸脱氢酶(Aro E)活性较低,影响3-脱氢莽草酸(DHS)顺利转化的问题,本文引入外源葡萄糖脱氢酶(GDH)构建NADPH再生系统,在大肠杆菌BL21(DE3)中转入含有gdh和aro E基因的表达载体,并使其在异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)的诱导下过表达,筛选出来自巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)的GDH活性最强。其次,对其催化条件进行初步优化,确定34℃为最适温度,7为最适p H;同时强化质粒稳定,减少发酵过程中抗生素的添加。进一步分析基因表达元件对于蛋白表达和质粒稳定的影响:在双启动子表达载体中,交换关键基因位置,对于aro E基因的活性影响最为显著,相比较位于第一个多克隆位点,aro E在第二个位点时,其酶活力为569.5 U/mg prot,约为前者的8.6倍;而在利用共启动子表达基因时,其表达强度均出现不同程度下降。最后,将优化菌株进行5 L发酵罐的分批补料发酵,对全细胞催化体系进一步放大,在开放式环境中,20 OD/L菌体量,利用1.1 M工业葡萄糖,可将3 L高浓度3-脱氢莽草酸发酵原液2.5 h内全部催化,其转化率高达97%。相对于催化合成,发酵合成具有过程更简单,成本更低廉等优势,因此尝试在基因组上改造大肠杆菌代谢途径。敲除莽草酸激酶(Aro L),弱化莽草酸激酶(Aro K)的重组菌株,摇瓶发酵SA积累量为1.02 g/L,5 L发酵罐发酵产量为7.74 g/L。为提高Aro E所需还原力,利用不同强度启动子,将gdh整合到基因组中,摇瓶发酵可产SA 1.98 g/L。本研究不仅为解决传统工业生产高能耗、高污染的难题,提供了一种简洁且高效的生物合成方法,还为实现莽草酸的大规模生产奠定了基础。

关键词：莽草酸途径微生物发酵莽草酸 NADPH 全细胞催化还原力再生

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基于代谢工程策略合成L-苹果酸研究进展

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食品工业科技 2015年第10期36卷 383-388,394页

作者：周丽崔文璟刘中美周哲敏江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

L-苹果酸在食品、医药、化工等领域被广泛应用。工业上以石油基原料为底物,通过化学法或酶法合成L-苹果酸。随着石油资源的日渐短缺,利用可再生资源以生物法合成L-苹果酸受到人们的重视。近年来应用代谢工程策略改造大肠杆菌、酵母菌等... 详细信息

L-苹果酸在食品、医药、化工等领域被广泛应用。工业上以石油基原料为底物,通过化学法或酶法合成L-苹果酸。随着石油资源的日渐短缺,利用可再生资源以生物法合成L-苹果酸受到人们的重视。近年来应用代谢工程策略改造大肠杆菌、酵母菌等菌株,进行L-苹果酸的合成,具有一定应用前景。同时,应用合成代谢工程在体外构建代谢途径进行L-苹果酸合成,具有较高的理论价值。本文首先总结了L-苹果酸合成的代谢途径;其次对L-苹果酸合成的代谢工程策略进行了综述,包括强化L-苹果酸合成代谢途径、删除副产物合成途径、促进还原力再生,以期较为系统地阐述L-苹果酸代谢机制的研究现状;最后对L-苹果酸代谢工程的研究方向进行了展望。

关键词： L-苹果酸代谢工程微生物发酵还原力再生

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