重组谷氨酸棒杆菌合成4-羟基异亮氨酸的前体供应代谢工程改造.pdf

分类号 密级




硕 士 学 位 论 文

题 目： 重组谷氨酸棒杆菌合成 4-羟基异亮氨酸
的前体供应代谢工程改造
英文并列题目： Metabolic engineering of recombinant Corynebacterium
glutamicum to enhance the precursor supply
for producing 4-hydroxyisoleucine
研 究 生： 卢正珂
专 业： 生物化学与分子生物学
研 究 方 向： 代谢与代谢工程
导 师： 史 锋 副教授
指导小组成员： 王小元 教授
学位授予日期： 二〇一八年一月四日

答辩委员会主席：许正宏 教授

江 南 大 学

地址：无锡市蠡湖大道 1800 号
二〇一八年一月
摘 要

摘 要
具有促进胰岛素分泌、降低胰岛素抗性生物活性的物质—4-羟 基异亮氨酸
（4-hydroxyisoleucine, 4-HIL）在治疗糖尿病方面有潜在的应用价值。前期研究中，将苏
云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）YBT 1520 中异亮氨酸双加氧酶（L-isoleucine
dioxygenase, IDO）编码基因 ido 在谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）L-异亮
氨酸（L-isoleucine, Ile）生产菌株 SN01 中克隆和表达，构建出的重组菌株可以将内源
Ile 转化为 4-HIL。本研究通过对代谢途径分析，进行代谢途径改造，进一步提高 4-HIL
产量。主要研究结果如下：
（1）为了提高底物 Ile 的供应量，过表达 ilvA 构建了 ido-ilvA 表达菌 SZ02。摇瓶发
酵 144 h 后，4-HIL 产量是 ± mmol/L，而 ido 单表达菌株 SZ01 中 4-HIL 产量是
± mmol/L，SZ01 和 SZ02 中 4-HIL 和 Ile 总产量分别是 ± mmol/L 和
± mmol/L，Ile 到 4-HIL 的转化率分别是 87%和 9%。这说明 ilvA 的过表达提
高了 4-HIL 和 Ile 的总浓度，但不利于 Ile 到 4-HIL 的转化。
（2）为了提高底物 α-***戊二酸（α-KG）的供应量，过表达 lgox 和 cat 构建了 ido-lgox
表达菌 SZ03 和 ido-lgox-cat 表达菌 SZ04。摇瓶发酵 120 h 后，SZ03 和 SZ04 中 4-HIL
的产量分别是 ± mmol/L 和 ± mmol/L，明显低于 ido 单表达菌株 SZ01
（± mmol/L）。与 SZ03 相比，SZ04 中 4-HIL 产量较高，说明 lgox 和 cat 的共
表达能够部分缓解 lgox 单表达的不足。