褐黄孢链霉菌中前体供给途径遗传改造提高纳他霉素产量的研究
纳他霉素是一种食品级抗真菌剂，能够高效抑制霉菌、酵母菌生长，广泛应用于食品保鲜领域。纳他霉素在结构上属于具有海藻糖胺糖基修饰的多烯大环内酯类化合物。褐黄孢链霉菌（Streptomycesgilvosporeus）是纳他霉素的重要产生菌。在纳他霉素生物合成过程中，乙酰CoA、丙二酰CoA和甲基丙二酰CoA是内酯环合成的直接前体，GDP-甘露糖是海藻糖胺的直接前体。本研究通过对上述前体物质合成途径的关键酶编码基因进行过表达，并研究它们对纳他霉素产量的影响，以期发现纳他霉素前体供给途径的瓶颈步骤。主要研究结果如下: （1）乙酰CoA供给途径遗传改造：过表达脂肪酸降解的关键节点脂酰辅酶A合成酶基因（fadD），未观察到纳他霉素产量的提升。在乙酸回流途径的遗传改造中，过表达乙酰CoA合成酶基因（acs）构建重组菌株产量达932.82mg/L，相较于野生型菌株，纳他霉素的产量提高了60.91%。 （2）丙二酰辅酶A供给途径遗传改造：通过对丙二酰CoA合成酶基因（matB）和二羧酸转运蛋白基因（matC）共过表达，强化丙二酸到丙二酰辅酶A的合成，与野生型菌株相比纳他霉素产量提高26.76%。过表达乙酰辅酶A羧化酶基因（acc），强化乙酰辅酶A到丙二酰辅酶A的合成，未观察到纳他霉素产量的提升。 （3甲基丙二酰辅酶A供给途径遗传改造：通过过表达甲基丙二酰CoA合成酶基因（matB）及异构酶基因（epi）强化甲基丙二酸合成途径，纳他霉素的产量没有明显提升。通过过表达甲基丙二酰CoA变位酶基因（mcm）强化琥珀酰辅酶A合成途径，重组菌株达793.05mg/L，相较于野生型菌株纳他霉素产量提高21.35%。 （4）GDP-甘露糖合成途径遗传改造：过表达天蓝色链霉菌来源的manA，相较于野生型菌株纳他霉素产量提高59.81%；在过表达S.coelicolorM145来源的manA的重组菌株中过表达磷酸甘露糖变位酶基因（manB），相较于野生型菌株纳他霉素的产量提高85.12%；进一步过表达GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因（manC）构建重组菌株产量达1223.34mg/L，相较于野生型菌株纳他霉素产量提高120.02%。通过加强GDP-Mannose的合成途径能够有效增加纳他霉素的产量，并且来自于GDP-Mannose合成途径的多基因过表达有叠加作用。通过过表达海藻糖胺转移酶基因（pimK），相较于野生型菌株纳他霉素产量提高21.62%。 本研究发现了提高各前体物质有效供给的关键合成途径。通过基因过表达的手段可以加强酰基CoA和GDP-Mannose前体物质的胞内供给，进而提高纳他霉素的产量。
纳他霉素;褐黄孢链霉菌;前体供给途径;遗传改造
天津科技大学
硕士
轻工技术与工程
刘浩
2022
中文
TQ927
2023-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）