细胞工厂的构建及应用

细胞工厂的构建及应用Page2构建微生物细胞工厂的技术路线Page3正丁醇合成途径Page4正丁醇合成途径的优化在正丁醇合成途径基础上，敲除了竞争途径基因(ldhA、adhE、frdBC和pta)来提高丁醇产量，并过表达甲基营养酵母(Candidabiodinii)的甲酸脱氢酶基因(fdh)提高还原力供给。利用该技术思路也可合成其他长链醇。正丁醇途径中产生的丁酰CoA和酰基CoA经过再一轮的缩合(反向β-氧化)、还原、脱水和再还原形成正己醇，如此反复，以+2方式形成各种长链醇。Page5异丁醇合成途径的创建及优化首先，在大肠杆菌中引入乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)的酮酸脱羧酶基因(KivD)和酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)的醇脱氢酶基因(adh)，创建出异丁醇合成途径。在此基础上，过表达芽孢杆菌(Bacillussubtilis)的乙酰乳酸合成酶基因(alsS)、大肠杆菌自身的乙酰羟酸还原异构酶基因(ilvC)和二羟酸脱水酶基因(ilvD)，并敲除竞争途径相关基因醇脱氢酶基因(adhE)、乳酸脱氢酶基因(ldhA)、富马酸还原酶基因(frd)、磷酸乙酰转移酶基因(pta)、丙酮酸甲酸裂解酶基因(pflB)和转录调控因子(fnr)，来提高异丁醇合成途径的效率。通过无痕基因表达调控技术，对异丁醇合成途径进行了精确调控，构建出了组成型稳定生产异丁醇的工程菌。在此基础上，使用人工调控元件对转氢酶基因(pntAB)和NAD激酶基因(yfjB)的表达进行组合调控，实现NADH到NADPH的高效转化。Page6天然药物的生产青蒿素通过提高酿酒酵母麦角固醇合成途径中上游的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)和萜类调控因子蛋白UPC2的基因表达来提高前体FPP供给，同时抑制鲨烯合酶基因(ERG9)的表达减少分支途径底物竞争的方案，构建了一个高效生产青蒿素前体青蒿酸的酿酒酵母人工细胞。紫杉醇在大肠杆菌中引入紫杉二烯合成途径，并对其合成途径的两个功能模块进行精确调控，降低了中间产物的毒性，最终获得高产紫杉二烯的大肠杆菌人工细胞。丹参酮利用在大肠杆菌中建立次丹参酮二烯合成途径的方法，克隆鉴定了丹参酮合成途径的关键中间化合物次丹参酮二烯(miltiradiene)合成所需的功能基因SmCPS和SmKSL。在此基础上，在酿酒酵母中引入次丹参酮二烯合成途径，并对合成途径进行了系统优化，最终得到较高的次丹参酮二烯产量。Page7结语构建高效的微生物细胞工厂，能够提升目前工业微生物的发酵能力，提高其生理性能；既可以降低微生物发酵的生产成本，又能拓展发酵产品的多样性，使其能够逐步在与传统石油化工和天然产物制造技术的竞争中占据上风。随着合成生物学技术的发展，微生物细胞工厂的构建技术也将越发完善，必将推动传统石油化工制造和药物生产的产业升级，为人类社会的可持续发展做出贡献。Page8谢谢观看