导读:本文包含了莽草酸途径论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:莽草,途径,儿茶素,茶树,磷酸化,芳香族,苯丙氨酸。
莽草酸途径论文文献综述
江晶洁,刘涛,林双君[1]（2019）在《基于莽草酸途径微生物合成芳香族化合物及其衍生物的研究进展》一文中研究指出芳香族化合物是一类重要的天然产物,在自然界中广泛存在,应用于食品、医药、化工等多个领域,主要通过化学合成、植物提取等方式获得。近年来,随着石化资源减少、人类环保意识的加强,微生物合成芳香族化合物及其衍生物成为热点。莽草酸途径合成的芳香族化合物及其衍生物多种多样。现重点综述通过莽草酸途径合成的"达菲"药物前体莽草酸、大宗化学品己二酸前体顺,顺-粘康酸、芳香族氨基酸及其他高附加值芳香族氨基酸衍生物的微生物合成研究进展,为建立生产高附加值化合物的细胞工厂提供参考。(本文来源于《生命科学》期刊2019年05期）
王佳[2]（2018）在《改造木糖非磷酸化代谢途径及莽草酸途径生物合成高附加值产物》一文中研究指出随着石油资源的紧缺和环境的不断恶化,利用可再生资源构建微生物细胞工厂生产化学品、燃料和药品成为了研究重点。近年来,随着代谢工程与合成生物学的发展,实现了多种天然产物的生物合成。但是,由于缺乏已知的代谢途径或相关酶,且很多非天然产物没有相关的代谢途径,导致许多高附加值产物无法实现生物合成。为了解决这一问题,本研究利用酶的混杂性或改造已有酶的催化性质,从而拓宽酶的底物谱并构建人工代谢通路,实现了 6种高附加值化合物的生物合成。木糖作为木质纤维素中的第二大糖,在微生物中的代谢效率却远远低于葡萄糖。为了提高大肠杆菌的木糖利用效率,我们研究了木糖非磷酸化代谢途径中不同来源的相关酶,优化了木糖非磷酸化途径在大肠杆菌中的表达。并以此为基础,利用酶的混杂性,筛选途径中的关键酶,成功在大肠杆菌中鉴定了新的3,4-二羟基丁醛脱氢酶,从而构建了一条全新的3,4-二羟基丁酸生物合成途径,通过优化代谢网络,3,4-二羟基丁酸的摇瓶产量达到1.27 g/L,是目前已报导的最高产量。接着,我们利用蛋白质工程方法,理性设计并改造丙二醇脱水酶,通过解除底物抑制、增大催化口袋和优化金属离子催化距离将一个天然不催化1,2,4-丁叁醇的酶改造为可利用1,2,4-丁叁醇生产1,4-丁二醇的酶。在此基础上,优化了由木糖合成1,2,4-丁叁醇的途径并与改造后的丙二醇脱水酶偶联实现了 1,4-丁二醇从头合成代谢新途径的构建,摇瓶产量达到209 mg/L。由于目前木糖生产1,4-丁二醇过程中最主要的副产物是1,2,4-丁叁醇,因此,本研究不仅成功得到了一个天然不存在的新酶,同时还实现了副产物向目标产品的二次转化。在上述研究基础上,我们评估了木糖叁种代谢途径的碳利用率,首次发现了,木糖的磷酸化途径和非磷酸化途径在生产TCA循环衍生物过程中存在协同效应。以木糖生产戊二酸为例,当两条途径协同生产时,戊二酸的产量为602 mg/L,高于单独使用任意一条途径时的产量(104或209 mg/L),甚至高于单独利用葡萄糖生产戊二酸的产量(420 mg/L)。本研究不仅实现了利用酶的混杂性和蛋白质工程策略生产没有代谢途径的非天然产物,还展示了一种木糖高效利用的新策略。另外,我们还利用酶的混杂性首次实现了叁种未知天然合成途径的重要酚类化合物(焦性没食子酸、水杨醇和龙胆醇)的生物全合成。酚类化合物是一类芳香族化合物,具有抗菌、抗炎、抗氧化、抗癌、防紫外和防腐等生物活性,在医药工业上具有十分重要的价值。然而,这类化合物在自然界中的含量非常低,因此限制了它们的大规模商业化应用。本研究首次探索并扩展了存在于斯氏假单胞菌中的苯酚羟化酶PH的底物谱并揭示了该菌中的小蛋白PHQ可以增强PH的催化活性;在此基础上,我们将儿茶酚的生物合成途径与PH催化的羟基化反应相偶联,构建了一条全新的焦性没食子酸生产途径,摇瓶产量达到76.7mg/L。接着,我们根据底物和产物的结构类似性,利用生物勘探法和酶的混杂性,在一系列加氧酶和羟化酶中鉴定和表征了一种十分高效的2,3-二羟基苯甲酸单加氧酶,首次实现了 2,3-二羟基苯甲酸向焦性没食子酸的转化,并构建了一条基于水杨酸单加氧酶的焦性没食子酸的生物合成新途径。通过增加莽草酸途径碳代谢流、模块优化合成途径和缓解产物的自氧化等策略进行优化,焦性没食子酸的摇瓶产量达到1.04 g/L。为了解决酚醇类物质的生物合成问题,我们通过研究水杨酸-5-羟基化酶和羧酸还原酶CAR的混杂性和底物谱,首次实现了由水杨酸合成龙胆酸并由水杨酸和龙胆酸分别合成水杨醇和龙胆醇。再在此基础上构建并优化了水杨醇和龙胆醇的从头合成途径,最终水杨醇和龙胆醇的摇瓶产量分别达到594.4 mg/L和30.1 mg/L。本研究工作不仅实现了几种酚类化合物的首次生物全合成,还展示了如何利用酶的混杂性构建非天然生物合成途径生产高附加值产物。(本文来源于《北京化工大学》期刊2018-06-01）
孙平,章国营,向萍,林金科,赖钟雄[3]（2018）在《茶树中莽草酸途径DHD/SDH基因的表达调控》一文中研究指出3-脱氢奎尼酸脱水酶/莽草酸脱氢酶(DHD/SDH)是茶树莽草酸途径中唯一的双功能酶,一方面催化生成莽草酸,另一方面可以催化生成没食子酸.为研究DHD/SDH基因在茶树代谢途径中表达及调控模式,通过在线预测、RLM-RACE和q PCR技术探讨mi RNA对DHD/SDH的调控及表达模式.在获得的茶树mi RNA序列的基础上,对本试验室克隆得到的茶树3个DHD/SDH进行mi RNA预测和鉴定.获得了4个mi RNA参与裂解Cs DHD/SDH基因.其中mi R5180b、mi R1510b-5p和mi R24共同靶向Cs DHD/SDH2,mi R868-5p作用于Cs DHD/SDH3.同时对茶树中3个Cs DHD/SDH表达模式进行检测.不同激素处理下,Cs DHD/SDH2和Cs DHD/SDH3表达模式一致.Cs DHD/SDH2和Cs DHD/SDH3的表达模式存在协同作用.本研究表明Cs DHD/SDH1与Cs DHD/SDH2和Cs DHD/SDH3之间的表达存在负反馈调节,Cs DHD/SDH1上调表达时会导致互补基因Cs DHD/SDH2和Cs DHD/SDH3下调表达.(本文来源于《应用与环境生物学报》期刊2018年02期）
江晶洁[4]（2018）在《基于莽草酸途径微生物合成红景天苷、迷迭香酸及其类似物》一文中研究指出在自然界中,基于莽草酸途径合成的植物天然产物种类繁多,具有多种生理活性,其在有机生命体中发挥着重要的作用。植物提取和化学合成是获取植物天然产物的主要途径。然而,植物提取方法具有多种限制性因素,比如植物资源有限、产物含量低、提取率低等,无法满足生产需求;化学合成过程复杂、有毒物质生成,不宜采用。微生物合成具有生长快、营养需求低、产物易分离纯化等优势,逐渐成为植物天然产物获取的有效途径。本研究通过在微生物中设计、改造并构建新的合成途径,以实现莽草酸途径衍生物红景天苷(SD)、迷迭香酸(RA)及其类似物的异源合成。红景天,俗称“高原人参”,是一种传统的中草药,能够增强免疫力、提高记忆力和学习能力,减轻高原反应,己有很长的食用历史。SD是植物红景天中的重要活性物质,富含多种生理功能,如抗疲劳、抗炎、抗心血管疾病、神经细胞保护等,在食品、医药领域备受青睐。本研究通过对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)进行系统的改造,以获取SD的高产菌株。S.cerevisiae含有Ehrlich代谢途径,可以将酪氨酸(TYR)转化生成酪醇,产量约170mg/L。在此基础上,本研究以S.cerevisiae BY4742为原始菌株,过表达植物欧芹(Petroselinum crispum)来源的芳香醛合酶(PcAAS),酪醇产量提升至401 mg/L。为了获得更适合S.cerevisiae生产SD的糖基转移酶(UGT),本研究通过生物转化实验,从多个不同植物来源的UGTs中,筛选出了一个催化效率最高的UGT,该酶是来源于植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的AtUGT85A1。在S.cerevisiae中,过表达PcAAS和AtUGT85A1时,SD产量达到79 mg/L。为了进一步提高SD的产量,本研究通过减轻反馈抑制、过表达莽草酸激酶(AROL)的方法,增强TYR合成途径代谢流,使得SD产量提升至107 mg/L。为了获得稳定性遗传菌株,本研究将SD合成途径中所有过表达基因整合到酵母基因组中,产量达到239 mg/L。最后,通过5-L的生物反应器进行扩大培养,使SD产量提升至732 mg/L。迷迭香酸是由咖啡酸(CA)和丹参素(DHPL)缩合而成的酚酸酯类化合物,在植物中分布广泛,具有多种生物活性,如抗病毒、抗氧化、抗炎、神经保护等。本研究通过在TYR优化的大肠杆菌(Escherichiacoli)中过表达植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)来源的乳酸脱氢酶(LDH),E.coli来源的4-羟基苯基乳酸-3-羟化酶(HpaBC),A.thaliana来源的4-香豆酰CoA连接酶(At4CL),植物彩叶草(Coleus blumei)来源的迷迭香酸合成酶(CbRAS),添加2mMCA的条件下,生物合成RA、咖啡酰-4-羟基苯基乳酸酯(IA),产量分别达到127mg/L、252 mg/L。此外,在本研究中还发现了一个新的化合物-咖啡酰苯基乳酸酯(CP),产量约55 mg/L。为了进一步的验证CbRAS的底物宽泛性,本研究对含有At4CL和CbRAS的重组菌株进行多种底物的生物转化实验,研究发现4-香豆酸(pCA)、CA、阿魏酸(FA)、3-(4-羟基)苯丙酸(HPPA)、3,4-二羟基苯丙酸(DHPPA)可以作为CbRAS的酰基供体,4-羟基苯基乳酸(HPL)、3,4-二羟基苯基乳酸(DHPL)、苯基乳酸(PL)、扁桃酸(MA)、酪醇可以作为CbRAS的酰基受体。在CbRAS的催化下,缩合生成21个化合物。其中,14个化合物为新化合物,这为合成新的RA类似物奠定了基础。3-(4-羟基苯基)丙酸(HPPA)属于芳香类酚酸化合物,可以作为药物盐酸西曲酸酯、盐酸艾司洛尔的中间体,也可以作为杨梅醇、根皮素等植物天然产物合成的前体,在医药、化学等领域具有重要的经济价值。本研究通过在S.cerevisiae中过表达约氏黄杆菌(Flavobacterium johnsoniaeu)来源的酪氨酸裂解酶(FjTAL)、A.thaliana来源的 At4CL,同时利用S.cerevisiae来源的超长链烯酰CoA还原酶(ScTSC13)、硫脂水解酶,实现了HPPA的从头合成,产量达到70 mg/L。(本文来源于《华东理工大学》期刊2018-04-20）
刘富发,杨晓艳,豪富华,王玉兰,唐惠儒[5]（2017）在《莽草酸途径中26种代谢物的NMR谱归属》一文中研究指出莽草酸代谢途径广泛存在于植物、微生物与某些寄生虫中,是芳香氨基酸、植物激素与多种重要活性次生代谢物的主要合成通路.这些代谢物的系统核磁共振(NMR)研究尚不完备,且5-羟基吲哚乙酸与吲哚乳酸等代谢物的NMR数据归属尚不完整.本文对莽草酸代谢途径介导的26种代谢物(包括2种非芳香羧酸、2种植物激素、3种芳香类氨基酸、19种植物次生代谢物)结构进行了较为系统的NMR分析,对这些代谢物的~1H和~(13)C NMR信号进行了归属,为植物化学及代谢组学研究提供了基础数据.(本文来源于《波谱学杂志》期刊2017年03期）
孙新晓[6]（2017）在《莽草酸途径改造生物合成粘糠酸和木质醇》一文中研究指出随着代谢工程及合成生物学的发展,微生物逐渐成为可持续生产燃料、化学品及药物的重要平台。莽草酸途径是芳香族氨基酸、黄酮等芳香化合物的合成途径。本研究通过对莽草酸途径的延伸及调控改造实现了粘糠酸及木质醇的微生物合成。粘糠酸是己二酸合成的前体,后者是一种重要的大宗化学品,主要用于合成尼龙和聚氨酯泡沫塑料。目前己二酸主要通过以苯为原料化学合成,存在不可持续、环境污染重等问题。设计了以水杨酸为中间体的粘糠(本文来源于《中国生物工程学会第二届青年科技论坛暨首届青年工作委员会学术年会摘要集》期刊2017-04-08）
孙新晓[7]（2017）在《莽草酸途径改造生物合成粘糠酸和木质醇》一文中研究指出随着代谢工程及合成生物学的发展,微生物逐渐成为可持续生产燃料、化学品及药物的重要平台。莽草酸途径是芳香族氨基酸、黄酮等芳香化合物的合成途径。本研究通过对莽草酸途径的延伸及调控改造实现了粘糠酸及木质醇的微生物合成。粘糠酸是己二酸合成的前体,后者是一种重要的大宗化学品,主要用于合成尼龙和聚氨酯泡沫塑料。目前己二酸主要通过以苯为原料化学合成,存在不可持续、环(本文来源于《中国生物工程学会第二届青年科技论坛暨首届青年工作委员会学术年会论文集》期刊2017-04-08）
李小溪[8]（2016）在《葡萄果实莽草酸途径和类黄酮代谢协同调节机制的研究》一文中研究指出莽草酸途径是连接初级代谢和次生代谢的桥梁,它广泛存在于植物中,其后有一个重要分支,经由分支酸变位酶的催化走向类黄酮代谢。类黄酮类物质主要包括黄酮醇,黄烷醇和花色苷,它们对葡萄酒的颜色和口感起到重要作用,因此葡萄果实的类黄酮代谢一直被广泛研究。研究表明莽草酸途径和类黄酮代谢在转录水平上存在一定的协同表达的现象,但是这种协同表达机制一直未明确。本研究首先通过HPLC-MS和Real-time PCR技术分别从代谢水平和转录水平对避雨栽培/露地栽培下莽草酸途径-类黄酮代谢进行了比较分析,筛选到这两个代谢途径协同表达的基因,并克隆了莽草酸途径关键酶VvDAHPS和VvCM基因,分析其编码蛋白的生化性质。在此基础上,对VvDAHPS和VvCM基因启动子与调控下游类黄酮代谢的MYB家族转录因子VvMYBPA1和VvMYB5b的相互作用进行验证,试图从产物、蛋白和转录叁个水平阐明莽草酸代谢-类黄酮代谢的协同表达机制。主要研究结果如下:通过连续两年对避雨栽培和露地栽培的葡萄果实莽草酸-类黄酮代谢产物和相关基因表达分析发现,避雨栽培可以显着改变果际和叶幕微气候,但是并没有降低酿酒葡萄果实品质。2012年采收期避雨栽培下花色苷含量显着高于露地栽培,而2013年采收期刚好相反,对比气象数据和微环境的变化可以发现,露地栽培下花色苷的积累和合成受年份和气象因子影响显着,而避雨栽培可以有效缓冲外界气候剧烈变化对花色苷代谢的影响。避雨栽培不会显着影响黄酮醇和黄烷醇的含量,但是显着影响了不同酚类物质的组成和比例,改变了碳源的代谢流向。避雨栽培不利于花色苷甲基化的形成,但是有利于黄酮醇和黄烷醇甲基化;而露地栽培有利于代谢流向3'5'-取代黄酮醇和黄烷醇。发现莽草酸途径入口酶基因VvDAHPS1和VvMYB5b均与花色苷总浓度、黄酮醇总浓度存在较强的正相关,VvCM1则与很多产物具有正相关。为阐明莽草酸-类黄酮代谢协同表达机制,我们克隆得到了编码VvDAHPS1、VvDAHPS2、VvCM1和VvCM2的全长基因,进行体外原核表达并进行酶学分析发现,VvDAHPS2是Mn2+激活同工酶,VvDAHPS1、VvDAHPS2和VvCM1的活性均不受代谢产物芳香族氨基酸的反馈调节。VvCM2的活性受色氨酸的上调,但是不受其他芳香族氨基酸调控。对VvDAHPS2,VvCM1和VvCM2启动子进行转录活性分析发现,遮光处理可以显着上调VvDAHPS2启动子活性,但是对VvCM1和VvCM2基因启动子活性有抑制作用。调控下游类黄酮代谢途径的MYB家族转录因子VvMYBPA1和VvMYB5b均可上调这叁个酶基因启动子的转录活性。这种相互作用解释了下游类黄酮代谢产物积累规律及莽草酸-类黄酮代谢途径基因的协同表达机制。本实验为研究酿酒葡萄莽草酸-类黄酮代谢的协同调节机制提供了新的思路,为酿酒葡萄栽培管理提供了可靠的理论依据,并且,对后续深入研究环境因子在葡萄次生代谢中的调控作用也有重要的参考价值。(本文来源于《中国农业大学》期刊2016-06-01）
丁冬芹[9]（2016）在《体外多酶反应指导大肠杆菌莽草酸途径优化提高苯丙氨酸产量》一文中研究指出L-苯丙氨酸是一种重要的食药两用必需氨基酸。微生物发酵法由于具有原料易得、产物纯度高等优点成为目前国内外工业化生产L-苯丙氨酸的主要方法。但微生物中L-苯丙氨酸的合成途径和调控方式较复杂,L-苯丙氨酸的合成效率受到限制。本研究中,构建了一个合成L-苯丙氨酸的E. coli HD-1,经上罐发酵,L-苯丙氨酸产量在48 h可达到45 g/L。以此为出发菌株,分析蛋白组学得出胞内酶浓度相对比例,结合在体外粗酶基础上滴加纯酶得出单个酶绝对浓度的方法,确定莽草酸途径中六个酶(莽草酸激酶AroK/AroL,5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶AroA,分支酸合酶AroC,分支酸变位酶／预苯酸脱水酶PheA和酪氨酸转氨酶TyrB)的绝对浓度。从而构建得到简单、有效的体外多酶反应体系,并探究了它们在L-苯丙氨酸合成途径中的贡献。结果显示,当莽草酸激酶(AroL)和5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶(AroA)的浓度增加2.5倍时,L-苯丙氨酸的产量分别提高了3.0和2.1倍,而增加其它几种酶浓度时,效果则不明显。在5 L-发酵罐中,通过在出发菌株中过表达AroA,L-苯丙氨酸产量在48 h达到了62.47 g/L,葡萄糖转化率从0.186g/g提高到0.236g/g。综上所述,本研究结果为筛查L-苯丙氨酸合成途径中潜在限速步骤提供了实际可行的方法与思路,为有针对性地改造菌种积累了基础性数据。(本文来源于《南昌大学》期刊2016-05-01）
赵真[10]（2015）在《茶树莽草酸途径相关基因的克隆与表达分析》一文中研究指出茶树(Camellia sinensis(L.)O.Kuntze)属于多年生木本植物,其芽叶可加工成茶叶。作为世界叁大饮料之一的茶叶,其独特成分茶氨酸和儿茶素类化合物赋予了茶汤醇厚鲜爽的口感,同时这两种成分具有独特的保健功能,因此有关茶氨酸和儿茶素类化合物的研究一直是茶学领域的焦点。'白叶1号'是安吉白茶的茶树品种,是一个温度敏感的自然突变体,其独有的白化、返绿原因有待进一步阐明。本试验在分析了'白叶1号'白化期间叶片叶绿体结构、氨基酸和儿茶素含量变化的基础上,进而结合莽草酸途径相关基因(磷酸烯醇式丙酮酸转运子(CsPPT)、DAHP合成酶(CsDAHP),莽草酸脱氢酶(CsSDH)、分支酸变位酶(CsCS))的转录变化对'白叶1号'白化原因进行初步分析。具体研究结果如下:(1)对'白叶1号'白化前期、白化期和返绿期的叶绿体进行透射电镜观察,茶氨酸、儿茶素、氨基酸含量检测。结果发现'白叶1号'白化期间叶绿素含量下降,叶绿体内部结构解体基粒片层结构破坏,叶绿体被膜完整,茶氨酸含量大幅增加,儿茶素类含量下降,茶氨酸与儿茶素含量变化呈负相关,各种氨基酸含量普遍升高,不同氨基酸增长幅度有所差异。(2)以'白叶1号'为试验材料,利用RACE技术克隆获得茶树磷酸烯醇式丙酮酸转运子基因CsPPT(GenBank登录号:KJ652972)。CsPPT完整ORF长度为1 227 bp,编码408个氨基酸,蛋白分子量为44.7 kDa,建立了茶树CsPPT蛋白的系统发育树,发现茶树CsPPT与马铃薯、番茄、烟草相关的磷酸烯醇式丙酮酸转运子蛋白有较高同源性;TMHMM预测表明CsPPT为跨膜蛋白;亚细胞定位发现,CsPPT定位于叶绿体上,推测CsPPT可能定位于叶绿体膜上。荧光定量PCR结果表明CsPPT基因在茶树花中表达量最高,其次为芽、叶和嫩茎,根中最低;在白化期间表达量明显下降,返绿后表达量上升。(3)以'白叶1号'为试验材料,通过RACE技术克隆获得茶树DAHP合成酶基因CsDAHP。CsDAHP完整ORF长度为1 620 bp,编码539个氨基酸,蛋白分子量为59.6 kDa,建立了茶树CsDAHP蛋白的系统发育树其与莴苣、牵牛、烟草、番茄、马铃薯和赤茄同源性较高;磷酸化修饰预测该蛋白质多肽链中共有32个磷酸化位点;亚细胞定位发现,CsDAHP定位于叶绿体上。荧光定量PCR结果表明CsDAHP基因在茶树组织表达量依次为花、芽、叶、茎、根,而且白化期间该基因表达量下降。(4)以'白叶1号'为试验材料,使用RACE技术克隆获得茶树莽草酸脱氢酶CsSDH和分支酸变位酶CsCS。CsSDH完整ORF长度为1 569 bp,编码522个氨基酸,蛋白分子量为56.7 kDa;CsSDH蛋白的系统发育树表明其与大豆、葡萄、毛果杨、蓖麻近缘关系近。CsCS完整ORF长度为1314 bp,编码437个氨基酸,蛋白分子量为47.2kD;CsCS蛋白的系统发育树与葡萄、番茄进化关系近。荧光定量PCR结果表明:CsSDH基因在茶树表达量由高到低依次为:芽、叶、茎、花、根;CsCS基因在茶树表达量由高到低依次为:芽、叶、花、茎、根。并且这两个基因表达量与白化相关性不大。(本文来源于《南京农业大学》期刊2015-06-01）
莽草酸途径论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着石油资源的紧缺和环境的不断恶化,利用可再生资源构建微生物细胞工厂生产化学品、燃料和药品成为了研究重点。近年来,随着代谢工程与合成生物学的发展,实现了多种天然产物的生物合成。但是,由于缺乏已知的代谢途径或相关酶,且很多非天然产物没有相关的代谢途径,导致许多高附加值产物无法实现生物合成。为了解决这一问题,本研究利用酶的混杂性或改造已有酶的催化性质,从而拓宽酶的底物谱并构建人工代谢通路,实现了 6种高附加值化合物的生物合成。木糖作为木质纤维素中的第二大糖,在微生物中的代谢效率却远远低于葡萄糖。为了提高大肠杆菌的木糖利用效率,我们研究了木糖非磷酸化代谢途径中不同来源的相关酶,优化了木糖非磷酸化途径在大肠杆菌中的表达。并以此为基础,利用酶的混杂性,筛选途径中的关键酶,成功在大肠杆菌中鉴定了新的3,4-二羟基丁醛脱氢酶,从而构建了一条全新的3,4-二羟基丁酸生物合成途径,通过优化代谢网络,3,4-二羟基丁酸的摇瓶产量达到1.27 g/L,是目前已报导的最高产量。接着,我们利用蛋白质工程方法,理性设计并改造丙二醇脱水酶,通过解除底物抑制、增大催化口袋和优化金属离子催化距离将一个天然不催化1,2,4-丁叁醇的酶改造为可利用1,2,4-丁叁醇生产1,4-丁二醇的酶。在此基础上,优化了由木糖合成1,2,4-丁叁醇的途径并与改造后的丙二醇脱水酶偶联实现了 1,4-丁二醇从头合成代谢新途径的构建,摇瓶产量达到209 mg/L。由于目前木糖生产1,4-丁二醇过程中最主要的副产物是1,2,4-丁叁醇,因此,本研究不仅成功得到了一个天然不存在的新酶,同时还实现了副产物向目标产品的二次转化。在上述研究基础上,我们评估了木糖叁种代谢途径的碳利用率,首次发现了,木糖的磷酸化途径和非磷酸化途径在生产TCA循环衍生物过程中存在协同效应。以木糖生产戊二酸为例,当两条途径协同生产时,戊二酸的产量为602 mg/L,高于单独使用任意一条途径时的产量(104或209 mg/L),甚至高于单独利用葡萄糖生产戊二酸的产量(420 mg/L)。本研究不仅实现了利用酶的混杂性和蛋白质工程策略生产没有代谢途径的非天然产物,还展示了一种木糖高效利用的新策略。另外,我们还利用酶的混杂性首次实现了叁种未知天然合成途径的重要酚类化合物(焦性没食子酸、水杨醇和龙胆醇)的生物全合成。酚类化合物是一类芳香族化合物,具有抗菌、抗炎、抗氧化、抗癌、防紫外和防腐等生物活性,在医药工业上具有十分重要的价值。然而,这类化合物在自然界中的含量非常低,因此限制了它们的大规模商业化应用。本研究首次探索并扩展了存在于斯氏假单胞菌中的苯酚羟化酶PH的底物谱并揭示了该菌中的小蛋白PHQ可以增强PH的催化活性;在此基础上,我们将儿茶酚的生物合成途径与PH催化的羟基化反应相偶联,构建了一条全新的焦性没食子酸生产途径,摇瓶产量达到76.7mg/L。接着,我们根据底物和产物的结构类似性,利用生物勘探法和酶的混杂性,在一系列加氧酶和羟化酶中鉴定和表征了一种十分高效的2,3-二羟基苯甲酸单加氧酶,首次实现了 2,3-二羟基苯甲酸向焦性没食子酸的转化,并构建了一条基于水杨酸单加氧酶的焦性没食子酸的生物合成新途径。通过增加莽草酸途径碳代谢流、模块优化合成途径和缓解产物的自氧化等策略进行优化,焦性没食子酸的摇瓶产量达到1.04 g/L。为了解决酚醇类物质的生物合成问题,我们通过研究水杨酸-5-羟基化酶和羧酸还原酶CAR的混杂性和底物谱,首次实现了由水杨酸合成龙胆酸并由水杨酸和龙胆酸分别合成水杨醇和龙胆醇。再在此基础上构建并优化了水杨醇和龙胆醇的从头合成途径,最终水杨醇和龙胆醇的摇瓶产量分别达到594.4 mg/L和30.1 mg/L。本研究工作不仅实现了几种酚类化合物的首次生物全合成,还展示了如何利用酶的混杂性构建非天然生物合成途径生产高附加值产物。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
莽草酸途径论文参考文献
[1].江晶洁,刘涛,林双君.基于莽草酸途径微生物合成芳香族化合物及其衍生物的研究进展[J].生命科学.2019
[2].王佳.改造木糖非磷酸化代谢途径及莽草酸途径生物合成高附加值产物[D].北京化工大学.2018
[3].孙平,章国营,向萍,林金科,赖钟雄.茶树中莽草酸途径DHD/SDH基因的表达调控[J].应用与环境生物学报.2018
[4].江晶洁.基于莽草酸途径微生物合成红景天苷、迷迭香酸及其类似物[D].华东理工大学.2018
[5].刘富发,杨晓艳,豪富华,王玉兰,唐惠儒.莽草酸途径中26种代谢物的NMR谱归属[J].波谱学杂志.2017
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