利用非氧化酵解途徑構(gòu)建大腸桿菌工程菌生產(chǎn)丙酮和異丙醇.pdf

1、丙酮和異丙醇是非常重要的化工原料和有機溶劑，由于其化學(xué)合成方法的許多弊端，生物合成法越來越受到人們的關(guān)注。
　　本課題以大腸桿菌作為出發(fā)菌株，構(gòu)建了丙酮和異丙醇合成途徑并引入大腸桿菌。在發(fā)酵培養(yǎng)基酵母抽提物濃度為2g/L條件下，好氧搖瓶發(fā)酵丙酮和異丙醇的產(chǎn)量分別為38 mM和35 mM。
　　在大腸桿菌原始代謝途徑中，葡萄糖通過糖酵解途徑生成丙酮酸，丙酮酸在丙酮酸脫氫酶系的催化下生成乙酰-CoA同時脫掉一分子CO2。兩個乙酰

2、-CoA生成一個丙酮或異丙醇，這樣即使底物葡萄糖中的碳全部轉(zhuǎn)化到目的產(chǎn)物中，產(chǎn)物的最大理論得率只能達到1 mol/mol glucose。為了減少葡萄糖利用過程中的碳源損失，提高產(chǎn)物得率，本課題通過對大腸桿菌基因組尺度代謝網(wǎng)絡(luò)模型iJO1366模擬發(fā)現(xiàn)引入一條外源途徑后，丙酮最大理論得率可由1提高到1.5 mol/mol glucose，異丙醇最大理論得率由1提高到1.33 mol/mol glucose。
　　根據(jù)代謝網(wǎng)絡(luò)模型模

3、擬結(jié)果，本課題將來自青春雙歧桿菌的磷酸轉(zhuǎn)酮酶基因（fxpk）引入到大腸桿菌中，并過表達果糖-1,6-磷酸酶，以構(gòu)建非氧化酵解途徑，得到菌株NOG。菌株好氧發(fā)酵結(jié)果顯示，丙酮和異丙醇的產(chǎn)量分別為47mM和49mM，同時丙酮對葡萄糖的摩爾得率由37％提高到46%，異丙醇對葡萄糖的摩爾得率由35%提高到40%。
　　為了進一步提高非氧化酵解途徑通量，本課題在菌株NOG的基礎(chǔ)上過表達了轉(zhuǎn)醛醇酶（talA）和轉(zhuǎn)酮醇酶（tktA）。異丙醇對葡