论文部分内容阅读
利用合成生物学异源合成萜类化合物受到越来越广泛的重视，先前的研究中已经尝试多种策略提高化合物的产量，但究其根本外源化合物的产量是取决于底盘细胞与外源模块之间适配性的，因此，适配性的研究十分重要。本研究中首先选择6种不同来源的GGPP合酶（GGPPS），对它们与催化底物FPP的结合情况进行了分子对接分析，发现它们的催化效力可能存在较大差别。为了验证分子对接结果的可信度，选择催化效力排名1，4，6位的GGPPS，进行后续实验。分别选用来源于Taxus baccata x Taxus cuspidata、Erwinia herbicola和Saccharomyces cerevisiae的GGPPS，与Taxus brevifolia来源的TS构成外源模块，在两种酵母底盘中进行GGPPS、底盘细胞、基因表达水平之间的适配性研究，得到了产量达到72.8mg/L的紫杉二烯人工酵母，且得到了更为稳定的利于工业发酵整合型功能酵母。蛋白融合策略的应用没能进一步提高紫杉二烯产量，但通过融合蛋白结构的模拟，发现这是因为GGPPS部分结构的破坏所致，因此在应用融合蛋白策略时，需要保证酶结构的完整。该部分研究说明底盘细胞与外源模块之间的适配性对产物的合成至关重要，这是我们在化合物异源合成中需要解决的核心问题。代谢物作为细胞调控过程的终产物，其含量变化被认为是细胞对基因水平或外部环境变化的最终响应，是细胞系统信息的表型特征。本文对两种原始底盘细胞的代谢组学分析，从代谢水平深入地分析YSG50比W303-1A更适合紫杉二烯生产的原因。而紫杉二烯功能酵母与原始底盘细胞的代谢组对比，发现与糖酵解、TCA循环相关的许多代谢物含量发生了变化，这都利于了解紫杉二烯功能模块的引入对酵母细胞代谢产生的影响。外源模块与底盘细胞的适配性是化合物异源合成研究的关键，本研究中采用的分子对接策略预测酶的催化水平，有利于实现合成生物学应用中的理性设计。代谢组学分析的应用，则可以提供更多外源模块与底盘细胞相互作用的信息，因而可以发展为萜类化合物异源合成研究中通用的策略。本研究中运用的新的策略和方法，均为底盘细胞与外源模块的适配性研究提供了帮助和参考。