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代谢工程改造大肠杆菌生产辅酶Q_(10)
  • ISSN号:1000-3061
  • 期刊名称:《生物工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:Q78[生物学—分子生物学]
  • 作者机构:[1]天津科技大学生物工程学院,天津300457, [2]中国科学院天津工业生物技术研究所,天津300308, [3]中国科学院系统微生物工程重点实验室,天津300308
  • 相关基金:天津市科技支撑计划重点项目(No.12ZCZDSY14700); 国家高技术研究发展计划(863计划)(No.2012AA02A704); 国家自然科学基金(No.31100047); 中国科学院百人计划资助~~
中文摘要:

辅酶Q10(CoQ10)是一种脂溶性抗氧化剂,具有提高人体免疫力、延缓衰老和增强人体活力等功能,广泛应用于制药行业和化妆品行业。微生物发酵法能可持续性生产辅酶Q10,具有越来越多的商业价值。本研究首先将来自类球红细菌的十聚异戊二烯焦磷酸合成酶基因(dps)整合到大肠杆菌ATCC 8739染色体上,敲除内源的八聚异戊二烯焦磷酸合成酶基因(ispB),使内源的辅酶Q8合成途径被辅酶Q10合成途径取代,得到稳定生产辅酶Q10的菌株GD-14,其辅酶Q10产量达0.68 mg/L,单位细胞含量达0.54 mg/g DCW。随后用多个固定强度调控元件在染色体上对MEP途径的关键基因dxs和idi基因以及ubiCA基因进行组合调控,将辅酶Q10单位细胞含量提高2.46倍(从0.54到1.87 mg/g)。进一步引入运动发酵单胞菌Zymomonas mobilis的Glf转运蛋白代替自身的磷酸烯醇式丙酮酸:碳水化合物磷酸转移酶系统(PTS),使辅酶Q10产量进一步提高16%。最后,对高产菌株GD-51进行分批补料发酵,辅酶Q10产量达433 mg/L,单位细胞含量达11.7 mg/g DCW。这是目前为止文献报道的大肠杆菌产辅酶Q10最高菌株。

英文摘要:

Coenzyme Q10(CoQ10) is a lipophilic antioxidant that improves human immunity, delays senility and enhances the vitality of the human body and has wide applications in pharmaceutical and cosmetic industries. Microbial fermentation is a sustainable way to produce CoQ10, and attracts increased interest. In this work, the native CoQ8 synthetic pathway of Escherichia coli was replaced by the CoQ10 synthetic pathway through integrating decaprenyl diphosphate synthase gene(dps) from Rhodobacter sphaeroides into chromosome of E. coli ATCC 8739, followed by deletion of the native octaprenyl diphosphate synthase gene(isp B). The resulting strain GD-14 produced 0.68 mg/L CoQ10 with a yield of 0.54 mg/g DCW. Modulation of dxs and idi genes of the MEP pathway and ubi CA genes in combination led to 2.46-fold increase of CoQ10 production(from 0.54 to 1.87 mg/g DCW). Recruiting glucose facilitator protein of Zymomonas mobilis to replace the native phosphoenolpyruvate: carbohydrate phosphotransferase systems(PTS) further led to a 16% increase of CoQ10 yield. Finally, fed-batch fermentation of the best strain GD-51 was performed, which produced 433 mg/L CoQ10 with a yield of 11.7 mg/g DCW. To the best of our knowledge, this was the highest CoQ10 titer and yield obtained for engineered E. coli.

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期刊信息
  • 《生物工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院微生物研究所 中国微生物学会
  • 主编:杨胜利
  • 地址:北京市朝阳区大屯路中国科学院微生物研究所内B401室
  • 邮编:100101
  • 邮箱:cjb@im.ac.cn
  • 电话:010-64807509
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3061
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1998/Q
  • 邮发代号:82-13
  • 获奖情况:
  • 北京市优秀科技期刊期刊奖,中国科协首届优秀学术期刊奖,2000年中科院优秀科技期刊二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国生物医学检索系统,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:18441