首页> 正文

利用代谢工程改造类球红细菌实现法呢醇与辅酶Q10联产的研究

2020-12-02阅读(710)

利用代谢工程改造类球红细菌实现法呢醇与辅酶Q10联产的研究

论文摘要

法呢醇（Farnesol,FOH）是一种广泛分布在大自然中的无环倍半萜烯,它具有多种生物学功能,如信号转导,群体感应,细胞增殖,细胞凋亡和真菌菌丝抑制等,它也是抗炎症和抗癌药物的重要原料。辅酶Q10(Co-enzyme Q10,CoQ10)分子是由一个苯醌环母核和一个十聚异戊二烯疏水侧链组成,是电子传递链中起电子传递作用的必需辅助因子。CoQ10具有抗脂质过氧化和参与细胞能量代谢作用,在多种疾病治疗和药物合成中有着重要作用。该研究利用类球红细菌（Rhodobacter sphaeroides）作为出发菌株,通过代谢工程手段改造R.sphaeroides实现FOH和CoQ10的高效联产。FOH和CoQ10的生物合成途径具有一个重要的共同合成前体—焦磷酸法尼酯（Farnesyl pyrophosphate,FPP）。FPP是CoQ10十聚异戊二烯侧链合成的基本单位,同时FPP也可以经过焦磷酸化酶或萜烯合成酶催化直接合成FOH。FPP在原核生物胞内通过2-甲基赤藓糖醇4-磷酸途径（MEP）合成。本研究以CoQ10高产菌株R.sphaeroides GY-2为出发菌株,过表达四种基因,分别是来源于R.sphaeroides 2.4.1的磷酸化酶基因（phosphatidylglycerophosphatase B,pgpbR）编码碱性磷酸酶;来源于E.coli T1的碱性磷酸酶（phosphatidylglycerophosphatase B,pgpbE）;来源于二穗短柄草（Brachypodium distachyon）的倍半萜合成酶基因（sesquiterpene synthase,atps）;以及来源于玉米（Zea mays）的萜烯合成酶基因（terpene synthase,tps）。这四种基因的过表达使得类球红细菌FOH产量相对于出发菌株GY-2提高25%-50%,其中tps基因的过表达使得FOH的产量比出发菌株提高了50%,效果最为明显,而改造后菌株的CoQ10产量并无显著变化。为了进一步提高FOH和CoQ10的合成量,我们运用RNA干扰技术,抑制FOH和CoQ10合成的竞争途径番茄红素合成途径的关键酶八氢番茄红素合成酶基因（phytoene synthase,psy）的转录,尽可能使碳通量集中于目的产物合成。将psy抑制效果最强的菌株命名为RS-RNAiPSY,其FOH的产量比出发菌株提高了26%,而CoQ10产量与对照相比并无显著变化。我们再以RS-RNAiPSY为出发菌株过表达三种FOH合成酶基因,分别命名为:RS-RNAiPSY-pgpbE、RS-RNAiPSY-tps和RS-RNAiPSY-atps,发现RS-RNAiPSY-tps菌株FOH产量最高,达到35.04 mg/L,比野生型FOH产量提高135%,而RS-RNAiPSY-pgpbE和RS-RNAiPSY-atps两株重组菌在FOH提高的同时,也发现CoQ10产量有所下降。我们还在5L发酵罐上进行了小试实验,这些实验数据表明,本研究中用于强化FOH产量,并实现FOH和CoQ10高效联产的策略是有效的。有望通过对类球红细菌RS-RNAiPSY-tps菌株的进一步研究,初步实现FOH和CoQ10的工业化联产。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 绪论
  •   第一节 FOH的概述
  •     1.1 FOH的结构与功能
  •     1.2 FOH的传统制备
  •     1.3 FOH的生物合成途径和关键基因
  •     1.4 FOH国内外研究现状
  • 10 的概述'>  第二节 CoQ10的概述
  • 10 的结构以及功能'>    2.1 CoQ10的结构以及功能
  • 10 在呼吸链中的作用以及实际应用'>    2.2 CoQ10在呼吸链中的作用以及实际应用
  • 10 的合成方法'>    2.3 CoQ10的合成方法
  • 10 的生物合成途径'>    2.4 CoQ10的生物合成途径
  •   第三节 本课题的背景及研究内容
  •     3.1 立题背景
  •     3.2 研究意义
  •     3.3 研究内容以及亮点
  • 第一章 FOH合成途径相关基因的克隆与表达
  •   引言
  •   第一节 材料与方法
  •     1.1 实验材料
  •     1.2 实验方法
  •   第二节 结果与分析
  •     2.1 目的基因及载体骨架的扩增结果
  •     2.2 重组表达质粒的鉴定
  •     2.3 接合转移实验结果及PCR验证
  • 10 标准曲线'>    2.4 CoQ10标准曲线
  •     2.5 FOH标准曲线
  •     2.6 发酵结果分析
  •   第三节 本章小结
  • 第二章 FOH旁路竞争代谢途径调控
  •   引言
  •   第一节 材料与方法
  •     1.1 实验材料
  •     1.2 实验方法
  •   第二节 结果与分析
  •     2.1 敲除质粒目的基因及骨架扩增结果
  •     2.2 重组敲除质粒的鉴定
  •     2.3 psyL及 psyS片段的扩增
  •     2.4 RNAi质粒转化菌落PCR验证
  •     2.5 发酵结果分析
  •     2.6 荧光定量PCR结果
  •   第三节 本章小结
  • 10 的联产'>第三章 RNAi联合萜烯合酶过表达强化FOH和 CoQ10的联产
  •   引言
  •   第一节 材料与方法
  •     1.1 实验材料
  •     1.2 实验方法
  •   第二节 结果与分析
  •     2.1 RNAi以及过表达的重组类球红细菌产量对比
  •     2.2 荧光定量PCR结果
  •     2.3 5L罐补料发酵结果
  •   第三节 本章小结
  • 第四章 结论与展望
  •   第一节 研究结论
  •     1.1 FOH生物合成途径基因的强化
  •     1.2 FOH旁路竞争代谢途径阻遏
  • 10 的联产'>    1.3 RNAi联合萜烯合酶过表达强化FOH和 CoQ10的联产
  •   第二节 展望
  • 附录
  • 参考文献
  • 攻读学位期间承担的科研任务
  • 致谢
  • 个人简历

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 陈学端

    导师: 祁峰

    关键词: 辅酶,类球红细菌

    来源: 福建师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 福建师范大学

    分类号: Q936

    DOI: 10.27019/d.cnki.gfjsu.2019.000305

    总页数: 113

    文件大小: 3573k

    下载量: 7

    相关论文文献

    • [1].人工微宇宙下粘细菌捕食对微生物群落结构的影响[J]. 微生物学报 2020(03)
    • [2].《消灭细菌》（儿童画）[J]. 影剧新作 2020(01)
    • [3].细菌性应急检验实效性提高的方法研究[J]. 中国卫生标准管理 2017(03)
    • [4].透析用水处理系统可培养和不可培养细菌的分布规律[J]. 中华医院感染学杂志 2017(10)
    • [5].耐冷细菌适应低温机制研究进展及应用[J]. 山东化工 2017(17)
    • [6].粘细菌在植物病害生物防治中的作用[J]. 生物技术进展 2016(04)
    • [7].小细菌，大画家[J]. 儿童故事画报 2019(34)
    • [8].科学家用细菌实现“空气发电”[J]. 家庭科技 2020(03)
    • [9].与细菌交个朋友——例谈科学阅读活动的设计与分析[J]. 湖北教育(科学课) 2020(02)
    • [10].无处不在的细菌[J]. 知识就是力量 2020(02)
    • [11].人体细菌博物馆[J]. 新作文(小学中高年级版) 2020(05)
    • [12].海底深处岩石缝隙中发现大量细菌[J]. 大自然探索 2020(06)
    • [13].细菌真会翻跟头[J]. 中学生百科 2020(27)
    • [14].存活在太空的细菌聚合体[J]. 科学世界 2020(10)
    • [15].学会与身体里的细菌和谐相处[J]. 祝您健康 2019(09)
    • [16].牙细菌的一家[J]. 早期教育(家教版) 2016(03)
    • [17].细菌没那么简单[J]. 教师博览 2012(03)
    • [18].大战细菌王[J]. 中华家教 2018(Z1)
    • [19].探究细菌运动活性的影响因素[J]. 现代养生 2018(12)
    • [20].细菌、鱼与冰箱[J]. 小学生学习指导 2018(Z6)
    • [21].“看见”看不见的细菌[J]. 百科知识 2016(02)
    • [22].冰箱冷冻室的细菌会比冷藏室还多,是真的吗?[J]. 婚姻与家庭(性情读本) 2016(04)
    • [23].健康关键词:细菌[J]. 家庭医学 2016(05)
    • [24].神奇的细菌[J]. 读写算(小学低年级) 2016(06)
    • [25].亦敌亦友的细菌[J]. 小学科学 2015(01)
    • [26].好细菌 坏细菌[J]. 当代学生 2015(01)
    • [27].细菌画作[J]. 百科知识 2015(10)
    • [28].微小而重要的细菌[J]. 科学世界 2015(08)
    • [29].细菌与人类[J]. 初中生学习(低) 2015(09)
    • [30].细菌没你想的那么坏[J]. 初中生之友 2014(07)

    标签：;  ;  

    利用代谢工程改造类球红细菌实现法呢醇与辅酶Q10联产的研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕论降 版权所有 鄂ICP备12018319号-6