集胞藻PCC6803合成三羥基丙酸(3-HP)的優(yōu)化.pdf

1、隨著化石能源的加速消耗和環(huán)境污染的日益加重，光合藍(lán)細(xì)菌作為“微生物細(xì)胞工廠”來實現(xiàn)生物燃料及化學(xué)品的合成和生產(chǎn)已引起研究者的廣泛關(guān)注。集胞藻PCC6803作為光合藍(lán)細(xì)菌的模式微生物，具有巨大的生物工程應(yīng)用潛力。本研究主要是對集胞藻PCC6803中構(gòu)建的三羥基丙酸生物合成途徑進(jìn)行優(yōu)化。
　　3-HP作為一種重要的平臺化合物具有重大的經(jīng)濟(jì)開發(fā)價值，近些年來對3-HP生物合成的研究越來越多。本實驗室在前期的工作中已首次成功實現(xiàn)在集胞藻P

2、CC6803中構(gòu)建3-HP的生物合成途徑，并進(jìn)行了一系列優(yōu)化措施提高了3-HP的產(chǎn)量，然而，3-HP的產(chǎn)量還是很低。本研究主要在前期工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)掘能夠提高集胞藻PCC6803中3-HP產(chǎn)量的方法和策略，主要包括以下幾個方面：1）分別過表達(dá)碳酸氫根轉(zhuǎn)運蛋白BicA（Sll0834）和SbtA（Slr1512），以提高碳源轉(zhuǎn)運效率；2）過表達(dá)編碼 NAD(P)H氧化還原蛋白的基因 flv3（sll0550），以提高光合作用及ATP

3、供應(yīng)；3）敲除天線蛋白Slr0335，截短光捕獲天線復(fù)合體，減少光能損傷，從而提高光合效率；4）敲除糖原代謝途徑，以便于更多的碳源流向目標(biāo)產(chǎn)物；5）增強(qiáng)啟動子強(qiáng)度提高乙酰輔酶A羧化酶基因（acc）的表達(dá)量，以增加前體物質(zhì)的供應(yīng)。此外，由于藍(lán)細(xì)菌固有的固碳效率相對較低，因此在底盤水平上增強(qiáng)宿主細(xì)胞的固碳能力對于優(yōu)化藍(lán)細(xì)菌生產(chǎn)生物燃料和化學(xué)品具有重要意義。核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（RubisCO）是光合碳同化的限速酶，但其活性很

4、低從而限制著藍(lán)細(xì)菌底盤的固碳效率。因此，我們還在集胞藻PCC6803野生株中分別過表達(dá)3個來源不同的RubisCO，以期望提高底盤細(xì)胞的固碳效率和生長速率，從而應(yīng)用于優(yōu)化3-HP的生物合成。
　　最終研究結(jié)果表明，通過過表達(dá)同源碳酸氫根轉(zhuǎn)運蛋白 BicA（Sll0834）和NAD(P)H氧化還原蛋白的基因flv3，使得3-HP的產(chǎn)量分別提高了26％和10%，而上述其他策略對3-HP產(chǎn)量的影響并不明顯，這表明它們也許并不是影響3-H