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锐谈 | Green Chem.:地衣芽孢杆菌系统代谢工程高产抗氧化剂羟基酪醇

锐谈 | Green Chem.:地衣芽孢杆菌系统代谢工程高产抗氧化剂羟基酪醇

  • 分类:新闻动态
  • 作者:柏树
  • 来源:
  • 发布时间:2023-11-16 16:05
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锐谈 | Green Chem.:地衣芽孢杆菌系统代谢工程高产抗氧化剂羟基酪醇

【概要描述】

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羟基酪醇(HT)是一种多功能多酚,是一种强效的天然抗氧化剂。HT可以清除自由基以减少细胞的氧化,还具有抗癌、抗炎和抗微生物活性。羟基酪醇作为一种功能成分在化妆品、食品、,和营养品行业,并显示出强大的市场价值。

2023年10月,湖北大学陈守文教授团队在Green Chemistry上发表了题为“Systematic metabolic engineering of Bacillus licheniformis for hyperproduction of the antioxidant hydroxytyrosol”的研究论文。该团队以地衣芽孢杆菌为生产宿主,通过蛋白质工程、途径优化、辅因子工程和补料分批发酵,以葡萄糖为碳源从头合成羟基酪醇(HT),产量达9475 mg /L。

1.建立HT生物合成的人工途径

首先,在地衣芽孢杆菌建立羟基酪醇(HT)合成途径。通过大肠杆菌的HpaB和HpaC基因导入、Ehrlich途径引入、KivD蛋白质工程,从酪氨酸开始,产生113±14 mg /L的HT,从葡萄糖开始,产生21±4 mg/ L的HT。

2.增强莽草酸途径并阻断竞争途径以提高HT产量

为了将更多的碳通量引导至HT生产,进行了增强PEP供应、消除反馈抑制/抑制和阻断竞争途径的研究。经过aroK的过表达、删除pheA和hisC,删除dhbC和dhaS, HT达到2078±121 mg /L。

3.鉴别和敲除酪醇降解途径

向培养基中加入2 g/L酪醇时,DWc9n/pHY300菌株消耗110 mg/L酪醇,表明地衣芽孢杆菌可能具有酪醇降解途径。经过14种脱氢酶筛选,证明adhA在酪醇降解途径中起着至关重要的作用,后续adhA敲除,HT滴度增加到2202±133 mg/L,没有酪醇积累。

4.调节糖运输系统以增加HT生产的碳通量

提高关键基因转录水平分,glcU、glcK和ptsG分别是DHT1菌株的18.8、47.4和0.22倍。改变糖转运系统降低了溢出代谢,HT产量最高3299±150 mg/L。

5. KivDVI和HpaBC表达水平的微调

经过不同强度的启动子调节基因kivDVI、hpaB和hpaC的表达水平,HT产量最高4650 ±229mg/L。

6. 菌株中新限速步骤的识别、消除、5L发酵

向培养基中加入0.5 g/L的4-HPP时,HT滴度增加;而当添加0.5 g L−1莽草酸时,HT效价略有下降,合成4-HPP可能是DHT17中的限速步骤。TyrAM53I/A354V的额外拷贝被进一步整合到DHT17中以增强TyrAfbr的表达, 菌株DHT21产生5908±268 mg/L的HT。其后增强E4P的供应, PP途径的关键基因(zwf和tkt)过表达,菌株DHT23产生6299±271 mg/L的HT。菌株DHT23在5L发酵罐中进行补料分批,24小时后产生的HT量达到9475 mg/L。

原文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/gc/d3gc01773g

作者:柏树

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