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大肠杆菌利用不同碳源生产N-乙酰神经氨酸的研究
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作者 伊进行 宗媛 +8 位作者 孙超 张晓雨 耿自豪 孙文超 张春月 刘政凯 熊雯雯 唐宇琳 马倩 《食品与发酵工业》 CAS 北大核心 2025年第1期18-25,共8页
N-乙酰神经氨酸是最常见的一种唾液酸,通常位于细胞膜表面糖蛋白和糖脂的末端,具有多种生物学功能。由于其独特的生理和生化性质,N-乙酰神经氨酸在制药、化妆品和食品行业的应用越来越广泛,需求量不断增加。N-乙酰神经氨酸在大肠杆菌中... N-乙酰神经氨酸是最常见的一种唾液酸,通常位于细胞膜表面糖蛋白和糖脂的末端,具有多种生物学功能。由于其独特的生理和生化性质,N-乙酰神经氨酸在制药、化妆品和食品行业的应用越来越广泛,需求量不断增加。N-乙酰神经氨酸在大肠杆菌中的异源生物合成需要与中心碳代谢过程竞争前体物,因此,碳源利用效率,以及碳代谢流在细胞生长与N-乙酰神经氨酸合成中的分配,直接影响N-乙酰神经氨酸的合成效率。该研究从碳源利用调控角度,比较了葡萄糖、甘油,以及两者混合利用对N-乙酰神经氨酸合成的影响。在单一葡萄糖碳源条件下,菌株NEU5AC-2中pfkA的敲除减弱了中心碳代谢的强度,减少了副产物乙酸的积累,协调了前体物N-乙酰甘露糖胺与磷酸烯醇式丙酮酸的供应,5 L发酵罐分批补料发酵38 h产生23.8 g/L N-乙酰神经氨酸,获得了较高的发酵生产水平,具有较强的工业应用潜力。该研究可以为其他以糖酵解途径的中间代谢物为前体物的异源产物合成提供借鉴。 展开更多
关键词 大肠杆菌 N-乙酰神经氨酸 混合碳源 代谢工程
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代谢工程改造大肠杆菌合成莽草酸及培养基优化
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作者 宗媛 伊进行 +4 位作者 王雪慧 王静 王晓超 陈宁 王小楠 《食品与发酵工业》 北大核心 2025年第6期15-24,共10页
莽草酸是一种天然的芳香族化合物,具有抗氧化、抗炎、抗菌等功效,在医药领域具有重要的应用价值。该研究旨在通过大肠杆菌的代谢工程改造和培养基优化提高莽草酸的生物合成产量。从野生型大肠杆菌W3110出发对代谢途径进行基因组层面改造... 莽草酸是一种天然的芳香族化合物,具有抗氧化、抗炎、抗菌等功效,在医药领域具有重要的应用价值。该研究旨在通过大肠杆菌的代谢工程改造和培养基优化提高莽草酸的生物合成产量。从野生型大肠杆菌W3110出发对代谢途径进行基因组层面改造,采取敲除莽草酸消耗途径、强化莽草酸合成途径、提高前体物供给等策略构建了一株能够高效生产莽草酸的菌株。在此基础上对培养基进行优化:采用单因素实验和Plackett-Burman实验对发酵培养基中影响莽草酸生产的因素进行评估,筛选出酵母粉、蛋白胨和MgSO_(4)·7H_(2)O 3种具有显著影响的因素;应用Box-Behnken进行3因素3水平的设计及响应面模型构建与分析,获得最佳的发酵培养基配方为:初始葡萄糖10 g/L,酵母粉2.06 g/L,蛋白胨1.52 g/L,K_(2)HPO_(4)3 g/L,KH_(2)PO_(4)3.5 g/L,(NH_(4))_(2)SO_(4)3 g/L,MgSO_(4)·7H_(2)O 0.20 mmol/L,磷酸甜菜碱0.22 g/L,CaCl_(2)·2H_(2)O 15 mg/L,维生素B 10.5 mg/L,微量元素混合液1 mL/L,pH 7.0~7.2。在此条件下,莽草酸在摇瓶规模的发酵产量达到2.66 g/L,是优化前的2倍。该研究为莽草酸在大肠杆菌中的生物合成相关研究和工业化发酵生产奠定基础。 展开更多
关键词 大肠杆菌 代谢工程 莽草酸 Plackett-Burman试验设计
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大肠杆菌中吡咯喹啉醌合成途径的构建 被引量：2
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作者 杨蒙雅 张春月 +4 位作者 伊进行 王怡明 卓明洋 马倩 谢希贤 《食品与生物技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期75-85,共11页
目前吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline quinone,PQQ)在大肠杆菌中的异源合成主要以质粒为表达载体进行,但是质粒载体难以进行合成途径多基因表达的系统优化,并且容易造成发酵不稳定。作者以大肠杆菌为底盘生物,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术... 目前吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline quinone,PQQ)在大肠杆菌中的异源合成主要以质粒为表达载体进行,但是质粒载体难以进行合成途径多基因表达的系统优化,并且容易造成发酵不稳定。作者以大肠杆菌为底盘生物,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在基因组水平系统优化PQQ的合成。将来源于Gluconobacter oxydans 621H的操纵子pqqABCDE引入底盘大肠杆菌,并进一步通过优化合成途径基因表达强度,敲除大肠杆菌自身抑制基因及强化PQQ的胞内需求与胞外转运等,获得了一株能够高效合成PQQ的工程菌,摇瓶发酵72 h时产量达到86.3 mg/L。以大肠杆菌为底盘构建PQQ高效合成途径的工作能够为后续以其他底盘生物生产PQQ及相关代谢产物提供借鉴。 展开更多
关键词 大肠杆菌 吡咯喹啉醌 基因编辑 CRISPR/Cas9
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大肠杆菌混菌劳动分工发酵生产氨基葡萄糖 被引量：2
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作者 赵可欣 耿自豪 +4 位作者 伊进行 卓明洋 张春月 孙文超 马倩 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2023年第19期60-66,共7页
氨基葡萄糖是一种重要的功能单糖,具有广阔的市场需求。目前,氨基葡萄糖主要的工业化生产方式为酸水解虾壳蟹壳,但该方法会造成环境污染等问题,而单一微生物发酵法生产氨基葡萄糖因受到中间代谢产物的影响导致目标产物无法大量积累。该... 氨基葡萄糖是一种重要的功能单糖,具有广阔的市场需求。目前,氨基葡萄糖主要的工业化生产方式为酸水解虾壳蟹壳,但该方法会造成环境污染等问题,而单一微生物发酵法生产氨基葡萄糖因受到中间代谢产物的影响导致目标产物无法大量积累。该研究通过构建混菌发酵体系,将氨基葡萄糖的合成分为N-乙酰氨基葡萄糖的高效合成与脱乙酰化2个步骤,实现了混菌发酵过程中的劳动分工。分别强化内源性和外源性的脱乙酰酶基因,进一步优化菌种比例和发酵条件,提高N-乙酰氨基葡萄糖在胞内的转化率。所获得混菌体系摇瓶发酵24 h产生11.21 g/L氨基葡萄糖,较初始对照体系提高了约3.1倍。该策略可以为其他因合成酶受代谢产物抑制而无法大量积累的产物合成提供借鉴。 展开更多
关键词 大肠杆菌 氨基葡萄糖 混菌发酵 劳动分工
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