微生物催化与天然产物工程研究组
研究组组长:李平作,研究员
研究方向及内容:课题组以微生物学技术、基因工程、酶工程及发酵工程技术为依托,注重与合成生物学技术的集成应用,开展微生物催化、真菌类活性产物筛选与发现、代谢途径分析;工程菌构建、改造与差异表达等方面的研究与开发。课题组也与其他单位课题组合作开展SNP和DNA甲基化分析研究
研究队伍:
工作人员:王莉、叶晴
年度研究进展
1. HMGR-GDH辅因子再生系统对茯苓三萜类化合物合成的影响
我们已经研究了将外源NADPH再生系统,HMGR-GDH转入Clitopilus prunulus和Ganoderma lucidum,结果表明其强化了代谢途径上大多数酶的表达,尤其是HMGR的表达水平增加了30%以上,二萜化合物截短侧耳素(Pleuromutilines)产量提高了17%,灵芝酸(Ganoderic acids)提高21%。为验证NADPH再生系统对茯苓三萜化合物合成的影响,我们将该系统导入茯苓菌中构建了PC-HMGRGDH 工程菌株。参考已有的文献,茯苓中的三萜类大多属于羊毛甾烷型,认为主要是通过MVA途径合成,因此推测其关键酶主要由3-羟基-3-甲基戊二单酰CoA合酶(HMG),3-羟基-3-甲基戊二单酰CoA还原酶(HMGR),甲羟戊酸激酶 (Mk),二萜烯环化酶 (DC),单萜环化酶 (MC),倍半烯环化酶 (SC),角沙烯合酶 (SS),异戊烯转移酶 (PF),牤牛儿基焦磷酸合酶 (GGPP),法呢基焦磷酸合酶 (FDS),并在mRNA水平上测试了外源HMGR-GDH系统对关键酶表达的影响,结果表明HMGR表达水平增加32%以上,三萜化合物产量提高60%(见图1和表1)。
2、工程菌Poria cocos (PC)-HMGRGDH 发酵及转化工艺研究。
以提高茯苓酸(Pachymic acids)产量为目标,在摇瓶上对PC-HmgrGdh的发酵过程进行优化,包括营养与非营养性因子,前体物种类(山茱萸、杜仲叶、党参、天麻、黄芪、肉苁蓉、桑叶)等。实验结果表明,以5%葡萄糖为碳源,以1%豆粕粉为氮源,以1%的山茱萸粉和1%的党参粉为前体物,在1:1通风量和pH控制5.0的条件下,在茯苓酸形成期流加3.5g/L豆油,在摇瓶水平上产量达到90.6mg/100ml,较原来提高35%,其发酵曲线见图2。
Table1 FQ-PCR Analysis on the Differential Expression of Key Enzymes for Triterpenoids in PC-HMGRGDH
strain *key enzymes |
Poria cocos(original) |
Poria cocos(PC)-HMGRGDH | ||||
48h |
96h |
144h |
48h |
96h |
144h | |
1 |
1.75E+06 |
1.73E+09 |
1.76E+09 |
1.76E+06 |
1.74E+09 |
1.80E+07 |
2 |
6.26E+06 |
4.07E+09 |
4.69E+06 |
5.02E+06 |
5.37E+09 |
6.66E+07 |
3 |
6.01E+09 |
4.99 E+07 |
3.79E+09 |
6.32E+06 |
5.81E+07 |
4.65E+07 |
4 |
6.18E+07 |
3.07E+06 |
6.93E+06 |
6.17E+06 |
4.31E+06 |
7.85E+09 |
5 |
2.91E+09 |
3.69E+09 |
5.97E+09 |
3.99E+07 |
3.76E+09 |
6.82E+08 |
6 |
6.05E+07 |
1.77E+08 |
7.58E+08 |
8.64E+08 |
1.78E+09 |
8.21E+09 |
7 |
3.91E+06 |
2.87E+07 |
4.03E+09 |
2.36E+08 |
5.03E+08 |
4.21E+08 |
8 |
3.67E+07 |
7.12E+06 |
3.68E+07 |
3.54E+07 |
8.27E+09 |
3.75E+08 |
9 |
4.24E+08 |
4.97E+06 |
4.86E+07 |
4.73E+09 |
3.82E+08 |
4.91E+08 |
10 |
7.26E+08 |
3.98E+07 |
6.28E+09 |
7.71E+06 |
3.95E+06 |
6.39E+08 |
Triterpenoids |
|
|
19.1mg/ml |
|
|
30.6mg/ml |
*1-HMG,2-HMGR,3-Mk,4-DC,5-MC,6-SC,7-SS,8-PF,9-GGPP,10-FDS
Copyright © 2002-2025
中国科学院分子植物科学卓越创新中心 版权所有
地址:中国上海枫林路300号(200032)
电话:86-21-54924000
传真:86-21-54924015
Email: webmaster@cemps.ac.cn