解脂耶氏酵母合成β-紫罗兰酮的代谢调控研究

基本信息
批准号:21808068
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:杨晓锋
学科分类:
依托单位:华南理工大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:卢彦坪,杨晴玉,张兴
关键词:
代谢工程模块工程底盘细胞天然产物CRISPR
结项摘要

Terpenoid flavor and fragrance compounds (TFFCs) show extensive application in nutraceutical, pharmaceutical and food industries that have a rapid grow market demand. With the development of synthetic biology technology, many TFFCs have been demonstrated could be biosynthesized in microorganism via the pathway reconstruction and regulation. Moreover, the use of microorganisms to convert natural raw materials into aroma compounds can be described as natural, which suggest engineering of microbes for production of TFFCs has great potential and will be one of the most promising strategies. However, fermentive TFFCs produced by engineered microbes mostly only obtain intermediates or low yields of end-product currently. The choice of a suitable host strain (chassis) determines the success of developing an efficient TFFCs biosynthesis process. This project proposes a non-conditional yeast Yarrowia lipolytica as a chassis for TFFCs production, in which β-ionone that have an annual market volume of 10 thousand tons is chose as target product. By employing synthetic biology technology and "pull-push" strategy, this proposal aims to develop Y. lipolytica as an alternative platform for production of TFFCs. Firstly, we modify the strain and the technology for rapid assemble and integrate the pathway into the genome of Y. lipolytica. And then, optimization and regulation of the precursor synthesis module for “push” and the β-ionone synthesis module for “pull” to enhancing the β-ionone production. This proposal will provide an alternative platform and metabolic engineering strategy for biosynthesis of TFFCs.

萜类香料在食品、医疗等领域上有着重要的作用,市场需求量快速增长。随着合成生物学的发展,在微生物中重构合成途径可实现萜类香料的生物合成,能极大的缓解市场需求压力。特别是,微生物法生产的萜类香料已被认定为天然产物,更显示出其巨大的潜力。然而,当前缺乏高效的底盘细胞,大部分萜类香料通过微生物异源合成产量低或只是简单的中间体。因此,挖掘新一代底盘细胞,建立相应的代谢调控研究策略具有重要意义。本项目以市场年需求量近万吨的重要萜类香料β-紫罗兰酮的高效生物合成作为切入点,挖掘解脂耶氏酵母成为新型萜类香料的合成底盘。通过采用合成生物学的快速组装技术、基因编辑技术和模块化理念并结合“pull-push”策略,进行前体合成模块和β-紫罗兰酮合成模块的优化,构建基于解脂耶氏酵母的萜类香料合成平台。本项目的研究将为解决目前萜类香料产量低的问题提供新的平台与研究思路。

项目摘要

萜类香料在食品、医疗等领域上有着重要的作用,市场需求量快速增长。随着合成生物学的发展,在微生物中重构合成途径可实现萜类香料的生物合成,能极大的缓解市场需求压力。特别是,微生物法生产的萜类香料已被认定为天然产物,更显示出其巨大的潜力。然而,当前缺乏高效的底盘细胞,大部分萜类香料通过微生物异源合成产量低或只是简单的中间体。因此,挖掘新一代底盘细胞,建立相应的代谢调控研究策略具有重要意义。本项目利用市场年需求量近万吨的重要萜料香料β-紫罗兰酮的高效生物合成作为切入点,以解脂耶氏酵母为出发菌株,采用合成生物学的快速组装技术、基因编辑技术和模块化理念并结合“pull-push”策略,构建了高产β-紫罗兰酮的解脂耶氏酵母菌株。通过发酵优化,在3-L发酵水平上采用YPD培养基可获得1 g/L的β-紫罗兰酮,在摇瓶水平采用厨余水解液可获得4g/L的β-紫罗兰酮。项目研究发现:1)通过引入磷酸转酮酶途径来提高胞浆中乙酰辅酶A供应是提高 β-紫罗兰酮产量的有效策略;2)通过CCD1的亲膜突变或融合亲膜标签可有效提高β-紫罗兰酮的产量;3)培养基中的溶氧水平对β-紫罗兰酮的合成有重要的影响;4)工程菌可有效利用厨余水解液高产β-紫罗兰酮(4g/L)。本项目将β-紫罗兰酮产量提高1000倍以上(从3.5mg/L到4g/L),为目前微生物法的最高生产水平,具有良好的工业应用前景,为挖掘解脂耶氏酵母成为新型萜类香料合成底盘、解决目前萜类香料产量低的问题提供新的平台菌株与研究思路。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.03.007
发表时间:2020
2

视网膜母细胞瘤的治疗研究进展

视网膜母细胞瘤的治疗研究进展

DOI:
发表时间:2018
3

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.04.003
发表时间:2021
4

高压工况对天然气滤芯性能影响的实验研究

高压工况对天然气滤芯性能影响的实验研究

DOI:10.11949/0438-1157.20201260
发表时间:2021
5

当归补血汤促进异体移植的肌卫星细胞存活

当归补血汤促进异体移植的肌卫星细胞存活

DOI:
发表时间:2016

杨晓锋的其他基金

相似国自然基金

1

解脂耶氏酵母合成虾青素的系统代谢工程研究

批准号:21576089
批准年份:2015
负责人:花强
学科分类:B0812
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
2

解脂耶氏酵母乙酸代谢分析及高产琥珀酸菌株的构建

批准号:31700074
批准年份:2017
负责人:高翠娟
学科分类:C0104
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
3

系统开发代谢网络模型及预测算法促进解脂耶氏酵母油脂合成的改造提高

批准号:21776081
批准年份:2017
负责人:花强
学科分类:B0812
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
4

合成生物技术改造解脂耶氏酵母合成前列腺素F2α的代谢途径构建与调控研究

批准号:21808052
批准年份:2018
负责人:刘虎虎
学科分类:B0812
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目