2-苯乙醇生物合成的研究进展

2-苯乙醇(2-PE)是一种具有玫瑰香味的重要香料化合物,广泛应用于化妆品、香水、食品等行业。传统的2-PE生产主要是从植物原料中提取或化学合成。然而,这些方法无法满足消费者对天然香料日益增长的需求。以发酵法或酶法生产的L-苯丙氨酸为前体,利用酵母细胞将其转化为2-PE,产品既符合环境友好的要求,又满足“天然”产品的定义,可以取代从玫瑰或其他植物精油中提取的天然2-PE。因此,生物法合成2-PE已经引起人们的广泛关注。本文综述了生物法合成2-PE的现状和发展前景,指出相对于传统的化学合成和天然植物提取,生物转化比较具有优越性。并对2-PE的合成途径、全局调控机制、提高2-PE产量的策略以及农工废弃物作为原料的利用进行了系统的论述。此外,本文还讨论了原位产物分离技术在2-PE生物合成中的应用。

微生物法从头合成2-苯乙醇的研究进展

2-苯乙醇具有令人愉悦的玫瑰花香气和良好的理化性质,是一种被广泛应用于食品、医药与日用化工行业的芳香醇。由于市场前景良好,高品质2-苯乙醇产品的需求量逐年上升,绿色高效的微生物发酵制备策略成为近年来的研究热点。该文对微生物中2-苯乙醇的从头合成途径进行了综述,分析了相关的调控机理,并对多种代谢策略进行了评价和展望。

代谢工程技术调控3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯PHBHHx的微生物合成

3-羟基丁酸和3-羟基己酸共聚酯(PHBHHx)是一种新型生物可降解材料,其性能与3-羟基己酸(3HHx)在共聚物中的摩尔百分含量密切相关。本研究在两株嗜水性气单孢菌Aeromonas WQ和Aeromonas hy-drophila 4AK4中分别引入了编码酯酰辅酶A脱氢酶的yafH基因和编码合成3-羟基丁酸-CoA的phbA和phbB基因,将A.hydrophila WQ合成的PHBHHx中的3HHx的摩尔含量由3％-5％提高到20％以上;而A.hydrophila 4AK4合成的PHBHHx中的3HHx摩尔含量则由15％左右降低到3％～12％。成功地实现了对PHBHHx单体组成的调控。

2-苯乙醇合成研究进展

2-苯乙醇(2-phenylethanol,2-PE)是一种具有玫瑰花香的芳香族醇,是全球用量第二大的香料物质,被广泛应用于化妆品、食品和医药等行业。本文介绍了2-苯乙醇的化学合成方法及其在植物和微生物中的合成路径,总结了提高微生物合成2-苯乙醇的策略,综述了微生物从头合成2-苯乙醇的研究进展,并对2-苯乙醇合成研究前景进行展望,以期为工业化生产2-苯乙醇提供一定理论基础。

溶氧量对酿酒酵母及其工程菌的β-苯乙醇合成代谢的影响及调控效应

目的：研究溶氧量对酿酒酵母S288C及工程菌ARO8-10的β-苯乙醇合成代谢的影响及调控效应。方法：在5 L发酵罐中装液量60%,控制p H 5.0,温度30℃,通气比0.5～2.0 vvm,定时取样检测发酵液生物量、β-苯乙醇、L-苯丙氨酸转化率以及菌体相关代谢酶活性等。结果：通气条件在0.5～2.0 vvm范围时,野生型菌株S288C的生物量、异柠檬酸脱氢酶（ICDH）酶活力明显高于转氨酶基因ARO8与脱羧酶基因ARO10耦合过表达工程菌ARO8-10;ARO8-10的β-苯乙醇发酵产量、L-苯丙氨酸转氨酶、苯丙酮酸脱羧酶、G6PD、GK及PDC酶活力均明显高于S288C（P≤0.01）。在1.0 vvm通气条件发酵60 h时,ARO8-10的发酵液中葡萄糖已基本用尽,β-苯乙醇产量达到2.68 g/L,L-苯丙氨酸转化率达到47.3%,较S288C分别提高了44.4%和12.4%。1.0 vvm为β-苯乙醇发酵较适宜的通气条件。结论 ：酿酒酵母的β-苯乙醇代谢与艾利希途径、莽草酸途径、EMP、PPP途径TCA循环等密切相关,构成其合成代谢网络,代谢途经多种酶相互影响;ARO8和ARO10基因耦合过表达,增强了L-苯丙氨酸氨基转移酶和苯丙酮脱羧酶活力,有利于提高G6PD、GK及PDC酶活力,β-苯乙醇代谢流量及产量。

微生物合成2,3-丁二醇的代谢工程

2,3-丁二醇(2,3-BD)是一种重要的微生物代谢产物,广泛应用于食品、医药、化工等多个领域。微生物合成2,3-BD的效率不高一直制约着其生物制造工业化进程,应用代谢工程的理论和方法优化微生物的代谢途径有望解决这一问题。本文全面总结了近年来微生物合成2,3-BD研究过程中的菌株改造和构建技术,包括过表达合成途径中的关键酶编码基因、敲除旁路代谢途径关键酶编码基因、应用辅因子工程手段对天然菌株代谢网络进行重新设计和合理改造,以及利用合成生物学技术在模式菌株中构建全新的代谢途径,实现2,3-BD的高效生物合成。最后,本文对未来的研究方向进行了展望,提出了进一步利用先进的合成生物学方法构建高效细胞工厂的指导性建议。

SSADH基因调控对高山被孢霉脂质合成的影响

高山被孢霉合成油脂能力很强,可合成多种n-3和n-6系列多不饱和脂肪酸(PUFAs)。γ-氨基丁酸(GABA)代谢途径是由谷氨酸经过一系列反应转化至琥珀酸并产生NADPH的过程,同时可为产油真菌生长提供碳源和氮源。通过构建γ-氨基丁酸途径中琥珀酸半醛脱氢酶(SSADH)基因RNA干扰菌株(MA-i SSADH),对MA-i SSADH中的脂肪酸组成、NADPH水平及相关基因转录水平进行分析,研究SSADH与高山被孢霉脂质合成关系。与原养型高山被孢霉(M.alpina)相比,MA-i SSADH中SSADH基因转录水平显著下调,同时脂肪酸总含量下降了20.9%,C18∶1相对含量提高了73.5%,表明SSADH在高山被孢霉脂质合成中起重要作用。尽管MAi SSADH中NADPH绝对含量没有发生显著性变化,但NADPH合成相关基因如苹果酸酶(ME)、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6PGD)、异柠檬酸脱氢酶(IDH)、亚甲基四氢叶酸脱酸酶(MTHFD)基因转录水平均发生了显著变化,表明SSADH对NADPH合成途径产生了重要调控,这可能是其影响脂质合成的原因之一。

β-丙氨酸合成方法的研究进展

β-丙氨酸作为最具开发潜力的一种三碳化工产品,具有重要的营养、药用和经济价值,市场需求量逐年增加。近年来,β-丙氨酸的合成方法在化学法和生物法均有较大的进展。化学法相对成熟;在生物法上,随着β-丙氨酸合成途径和调控机理被深入揭示,通过基因工程、基因编辑和代谢工程等方法对合成β-丙氨酸菌株的改造和生产工艺优化,也得到了一系列具有工业竞争力的菌株。该文着重于对β-丙氨酸合成的化学法和生物法合成途径、调控机理、关键酶L-天冬氨酸-α-脱羧酶和影响因素等进行系统综述,以期为β-丙氨酸合成方法的进一步创新提供基础。

酵母菌合成2-苯乙醇的研究进展

2-苯乙醇是一种具有令人愉悦的玫瑰风味的芳香醇,在食品、化妆品和药品等领域具有广泛的应用。本文对酵母菌合成2-苯乙醇的代谢途径及其调控过程、以及提高2-苯乙醇产量的国内外研究进展进行了综述,并对通过微生物转化法合成2-苯乙醇目前存在的不足及进一步研究方向进行了讨论。

微生物合成2-苯乙醇研究进展

2-苯乙醇(2-PE)是一种具有广阔应用前景的高级芳香醇。由于化学合成的复杂性和天然提取的高昂成本,近年来,利用微生物发酵合成2-PE受到广泛关注。许多微生物有天然合成2-PE的能力,但产量相对较低,并不适合大规模生产。在最近几年的研究中,利用代谢工程和合成生物学技术,通过上调限速酶基因表达水平,改善前体转运,提高2-PE耐受性等多方面优化,2-PE的微生物产量有了大幅度的提高。综述微生物合成2-PE的相关研究进展,分析关键代谢调控的机制,并就目前存在的问题提出了改进建议。

L-色氨酸的系统代谢网络调控研究进展

随着L-色氨酸市场需求增大,L-色氨酸生物合成调控逐渐成为研究热点。该文综述了L-色氨酸的应用范围、生产方式及生物合成代谢调控策略。从L-色氨酸的系统代谢网络出发,综述了L-色氨酸在中心代谢途径、莽草酸途径以及分支酸途径中的遗传调控策略,主要包含了增加胞内前体物、阻断分支酸途径、削弱负调控和改造转运系统等。

在大肠杆菌内引入甲羟戊酸途径高效合成抗疟药青蒿素前体--紫穗槐-4,11-二烯

以青蒿素为基础的联合药物疗法(ACTs)被认为是目前治疗恶性疟疾的最有效方法。然而青蒿素供应不足且价格昂贵,限制了ACTs的广泛使用。采用基因工程手段构建异源类异戊二烯生物合成途径,利用大肠杆菌发酵能高效合成抗疟药青蒿素前体——紫穗槐-4,11-二烯。首先在大肠杆菌Escherichia coli DHGT7中引入人工合成的紫穗槐-4,11-二烯合酶基因,利用大肠杆菌内源的法尼基焦磷酸,成功获得了紫穗槐-4,11-二烯。为提高前体供给,引入粪肠球菌的甲羟戊酸途径,紫穗槐-4,11-二烯的产量提高了13.3倍,达到151 mg/L。进一步研究发现了3个限制酶,分别是紫穗槐-4,11-二烯合酶、HMG-COA还原酶和甲羟戊酸激酶;通过调节这些酶的水平,紫穗槐-4,11-二烯产量提高了7.2倍,在摇瓶中达到235 mg/L。研究结果为高效生物合成抗疟药青蒿素前体——紫穗槐-4,11-二烯提供了参考。

大肠杆菌合成启动子的构建及在顺,顺-粘康酸生物合成中的应用

启动子是基因表达调控的重要元件。在代谢工程和合成生物学研究中,经常需要利用不同强度的启动子对代谢途径进行精细调控,来实现代谢平衡,降低中间产物积累,提高目标产物合成。然而目前可获得的启动子难以满足以上要求,而且不同来源的启动子通用性差,缺乏标准化。针对这些问题,设计了1条88个碱基对的启动子,包含典型的35区、10区以及核糖体结合区。同时,在转录起始位点上游6个碱基、35与10区间隔区14个碱基对中引入简并序列,构建了合成启动子文库。利用合成启动子控制红色荧光蛋白mCherry的表达强度,经过两轮筛选,从5 000多个克隆中获得了720个不同强度的启动子。随机挑选35条不同强度的启动子进行测序分析,结果表明不同强度的启动子具有碱基偏好性。对于强启动子,13位点嘌呤碱基出现频率高,转录起始区除4位点外,嘧啶碱基出现的频率高于嘌呤碱基,而10区与35区间14个位点的嘌呤碱基与嘧啶碱基出现频率大致相当。最后选取5条不同强度启动子应用于顺,顺-粘康酸合成途径调控优化,结果显示不同强度的启动子可以调节目标产物顺,顺-粘康酸的合成和中间产物儿茶酚的积累。

病毒诱导的基因沉默在茄科植物基因功能研究中的应用进展

茄科植物中有许多重要的经济与药用植物,随着茄科植物基因组测序工作的陆续完成,急需对基因组中大量功能未知基因的生物学功能进行鉴定。病毒诱导的基因沉默(VIGS)是近20 a发展起来的一种研究植物基因功能的高效反向遗传学技术,在总结VIGS作用原理、VIGS载体开发和改良研究现状的基础上,就近年来VIGS在茄科植物品质性状、生长发育、植物-病原真菌互作以及代谢产物生物合成和调控相关重要基因功能分析等方面的国内外研究进展进行了综述,并讨论了VIGS技术应用于茄科植物存在的问题和前景展望。