集胞藻PCC6803合成三羥基丙酸(3-HP)的優(yōu)化.pdf

1、隨著化石能源的加速消耗和環(huán)境污染的日益加重，光合藍細菌作為“微生物細胞工廠”來實現生物燃料及化學品的合成和生產已引起研究者的廣泛關注。集胞藻PCC6803作為光合藍細菌的模式微生物，具有巨大的生物工程應用潛力。本研究主要是對集胞藻PCC6803中構建的三羥基丙酸生物合成途徑進行優(yōu)化。
　　3-HP作為一種重要的平臺化合物具有重大的經濟開發(fā)價值，近些年來對3-HP生物合成的研究越來越多。本實驗室在前期的工作中已首次成功實現在集胞藻P

2、CC6803中構建3-HP的生物合成途徑，并進行了一系列優(yōu)化措施提高了3-HP的產量，然而，3-HP的產量還是很低。本研究主要在前期工作的基礎上，進一步發(fā)掘能夠提高集胞藻PCC6803中3-HP產量的方法和策略，主要包括以下幾個方面：1）分別過表達碳酸氫根轉運蛋白BicA（Sll0834）和SbtA（Slr1512），以提高碳源轉運效率；2）過表達編碼 NAD(P)H氧化還原蛋白的基因 flv3（sll0550），以提高光合作用及ATP

3、供應；3）敲除天線蛋白Slr0335，截短光捕獲天線復合體，減少光能損傷，從而提高光合效率；4）敲除糖原代謝途徑，以便于更多的碳源流向目標產物；5）增強啟動子強度提高乙酰輔酶A羧化酶基因（acc）的表達量，以增加前體物質的供應。此外，由于藍細菌固有的固碳效率相對較低，因此在底盤水平上增強宿主細胞的固碳能力對于優(yōu)化藍細菌生產生物燃料和化學品具有重要意義。核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（RubisCO）是光合碳同化的限速酶，但其活性很

4、低從而限制著藍細菌底盤的固碳效率。因此，我們還在集胞藻PCC6803野生株中分別過表達3個來源不同的RubisCO，以期望提高底盤細胞的固碳效率和生長速率，從而應用于優(yōu)化3-HP的生物合成。
　　最終研究結果表明，通過過表達同源碳酸氫根轉運蛋白 BicA（Sll0834）和NAD(P)H氧化還原蛋白的基因flv3，使得3-HP的產量分別提高了26％和10%，而上述其他策略對3-HP產量的影響并不明顯，這表明它們也許并不是影響3-H