【摘 要】
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蓝细菌是一类能进行放氧光合作用的原核微生物,更重要的是,近些年来基于合成生物学技术,可在蓝细菌中实现光能驱动下将二氧化碳转化为各种生物燃料以及精细化学品,因此蓝细菌可成为很有前景的“光合微生物细胞工厂”。肌醇作为一种生物体内必需的生长因子,同时也是许多重要化学物质的前体,被广泛应用于食品、医药和化妆品等行业。目前市场上的肌醇主要是从麸皮和植物种子中提取肌醇六磷酸然后进一步酸水解而获得的,存在污染环
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蓝细菌是一类能进行放氧光合作用的原核微生物,更重要的是,近些年来基于合成生物学技术,可在蓝细菌中实现光能驱动下将二氧化碳转化为各种生物燃料以及精细化学品,因此蓝细菌可成为很有前景的“光合微生物细胞工厂”。肌醇作为一种生物体内必需的生长因子,同时也是许多重要化学物质的前体,被广泛应用于食品、医药和化妆品等行业。目前市场上的肌醇主要是从麸皮和植物种子中提取肌醇六磷酸然后进一步酸水解而获得的,存在污染环境、经济成本高等问题。而蓝细菌可直接利用光能和二氧化碳实现化合物的绿色合成,解决了肌醇化学合成的环境污染问题。在本研究中,为实现蓝细菌中肌醇的“绿色合成”,作者开展了如下工作:(1)选取不同来源的肌醇-1-磷酸合酶在模式蓝细菌集胞藻PCC 6803中构建肌醇合成路径,获得蓝细菌肌醇生产菌株,肌醇产量为975.5μg·L-1。然后,在引入肌醇-1-磷酸合酶的基础上同时过表达肌醇-1-单磷酸酶,从而实现肌醇3-磷酸到肌醇的有效转化,肌醇产量达到了1.42 mg·L-1。(2)为避免碳流过度流向肌醇合成途径对菌株的生长抑制,我们利用小RNA调节工具进行基因下调,分别选取磷酸戊糖途径的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、糖酵解途径的葡萄糖-6-磷酸异构酶和磷酸果糖激酶编码基因作为小RNA基因下调的目标,使更多的碳流量从磷酸戊糖途径和糖酵解途径流向肌醇合成途径,肌醇的产量分别为3.06 mg·L-1,3.00 mg·L-1,3.06 mg·L-1。(3)为了进一步提高肌醇产量,我们使用小RNA工具同时调控两个基因,同时调控葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因和葡萄糖-6-磷酸异构酶基因的菌株WT-INO1SSZP中肌醇产量达到了7.93 mg·L-1,结合培养条件优化,最终实现产量21.74 mg·L-1。这是目前首次在蓝细菌中成功实现肌醇的生物合成。
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