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代謝工程改造大腸桿菌通過補救途徑合成3-巖藻糖基乳糖
來源:導入 閱讀量: 174 發(fā)表時間: 2025-05-26
作者: 梁山泉,何滋,江正強,楊紹青
關(guān)鍵詞: 3-巖藻糖基乳糖;大腸桿菌;補救途徑;生物合成;代謝工程
摘要:

3-巖藻糖基乳糖(3-fucosyllactose,3-FL)是一種典型的人乳寡糖(human milk oligosaccharides,HMOs),在嬰幼兒生長和大腦發(fā)育方面具有重要生理功能。本研究采用代謝工程的方法改造大腸桿菌BL21star(DE3),實現(xiàn)3-FL的高效生物合成。將幽門螺桿菌(Helicobacter pylori)來源的α-1,3-巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶基因futA和脆弱擬桿菌(Bacteroides fragilis)來源的L-巖藻糖激酶/二磷酸鳥苷-L-巖藻糖焦磷酸化酶基因fkp共同導入初始菌株BLW(Escherichia coli BL21star(DE3)ΔlacZΔwcaJ)中,搖瓶發(fā)酵3-FL的產(chǎn)量為1.01 g/L。利用CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)敲除L-巖藻糖代謝途徑的相關(guān)基因,包括L-巖藻糖異構(gòu)酶基因fucI、L-巖藻糖激酶基因fucK和鼠李糖異構(gòu)酶基因rhaA,3-FL的產(chǎn)量增加到1.36 g/L。篩選到幽門螺桿菌NCTC11637來源的α-1,3-巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶FT1合成3-FL的效果最好,表達FT1重組菌BLWFR-T的3-FL產(chǎn)量提升到1.56 g/L。隨后優(yōu)化通路基因的表達水平,采用質(zhì)粒pETDuet-1表達fkp,質(zhì)粒pRSFDuet-1表達FT1得到重組菌BLWFR-T2的3-FL產(chǎn)量提高到2.58 g/L。增強輔因子三磷酸鳥苷的再生,過表達肌苷鳥苷激酶基因gsk和鳥苷酸激酶基因gmk的重組菌BLWFR-T7的3-FL產(chǎn)量最高,達3.01 g/L。BLWFA-T7在5 L發(fā)酵罐中分批補料發(fā)酵78 h后的3-FL產(chǎn)量達到最高,為27.82 g/L。該研究為微生物發(fā)酵法高效合成3-FL及其他HMOs提供了研究基礎(chǔ)。

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