基因重排调控MVA路径通量的研究
结题报告
批准号:
21676192
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
肖文海
依托单位:
学科分类:
B0812.生物化工与合成生物工程
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
周晓、张璐、曾薄轩、张金来、柴峰华、谷晓丽
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中文摘要
设计构建人工细胞生产萜烯类天然药物具有重大研究价值,然而其MVA路径通量低是限制因素之一。研究表明非必需基因的全局调控可有效地提高MVA路径的通量。申请者设想通过诱导CRE-LoxP进行SCRAMBLE基因重排,从全局扰动来提高MVA路径通量。主要研究:1)以化学合成V号染色体人工合成酿酒酵母为底盘细胞,对非必需基因进行重排,快速构建多靶点、多种扰动方式高效调控MVA路径通量的人工细胞;2)构建β-胡萝卜素模块作为MVA通量的指示,通过差异表型解析潜在基因靶点及其对MVA路径关键基因、蛋白和代谢物,精准指导高MVA路径通量底盘的重构;3)基于获得的新知识,重构人工细胞,进行表征及扰动信息修正。该研究为人工细胞生产天然产物进行全局精准调控提供了新的思路和解决办法。
英文摘要
Design and construction of artificial cell factories for natural drug-terpenes production is of great importance. However, inadequate MVA pathway flux is one of the limiting factors. It is reported that global manipulation of non-essential genes can improve the flux of MVA pathway effectively. The applicant proposes to improve MVA pathway flux through SCRAMBLE gene re-arrangement induced by CRE-LoxP. This project intends to mainly focus: 1) using artificial Saccharomyces cerevisiae with V chromosome from chemical synthesis as chassis, an artificial cell with high MVA pathway flux will be built rapidly through multi-targets and multiple disturbance pattern by non-essential genes rearrangement; 2) Using beta-carotene module as reporter for MVA pathway flux, potential gene targets in different phenotype and their disturbance information on key genes, proteins and metabolites in MVA pathway will be uncovered, which will be applied for precisely guiding the reconstruction of chassis with high MVA pathway flux; 3) Based on the knowledge we got, through reconstruction of artificial cells, characterization and disturbance information correction will also be done. This study provides a new insight and solution for global and precise manipulation on artificial cells for natural products production.
针对“如何精准调控MVA路径通量”的关键科学问题,项目按照“染色体重排全局扰动表型文库构建到靶点和扰动信息获得,再到指导高通量MVA体系重构”的模式进行,系统完成了:(1)跨物种基因组重排系统设计再造,将合成型酵母基因组(Sc2.0)的重排系统拓展到杂合二倍体和跨物种二倍体,并且利用基因组重排系统快速驱动细胞进化,并且发现基因组重排引发不同尺度的基因组杂合性缺失的重要现象;(2)首次系统系统分析和验证发现了影响以MVA通路为前体的萜类(包括单帖、倍半萜、二萜、三萜和四萜)的关键靶点YPL062W,并发现它是ALD6启动子的关键部分,从而首次发现ALD6对于萜类合成的普适影响;(3)获得了一系列高MVA通量的人工细胞,如高产香叶醇、番茄红素、虾青素等的菌株。由于在项目支持下在高产萜烯类物质底盘方面的工作积累,项目负责人还受邀在生物领域顶级综述期刊Current Opinion in Biotechnology上撰写综述,系统阐述了合成型酵母的工程化策略和应用前景。.在Nature Communications、Metabolic Engineering、SCIENCE CHINA-LIFE SCIENCES和Applied and Environmental Microbilogy等期刊发表SCI论文8篇,申请专利3项;培养硕士5名,博士2名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Chassis engineering for microbial production of chemicals: from natural microbes to synthetic organisms
微生物生产化学品的底盘工程:从天然微生物到合成生物
DOI:10.1016/j.copbio.2020.06.013
发表时间:2020
期刊:Current Opinion in Biotechnology
影响因子:7.7
作者:Jingyi Liu;Xia Wu;Mingdong Yao;Wenhai Xiao;Jian Zha
通讯作者:Jian Zha
Astaxanthin overproduction in yeast by strain engineering and new gene target uncovering.
通过菌株工程和新基因靶标的发现在酵母中过量生产虾青素
DOI:10.1186/s13068-018-1227-4
发表时间:2018
期刊:Biotechnology for biofuels
影响因子:6.3
作者:Jin J;Wang Y;Yao M;Gu X;Li B;Liu H;Ding M;Xiao W;Yuan Y
通讯作者:Yuan Y
Heterologous biosynthesis and manipulation of crocetin in Saccharomyces cerevisiae.
酿酒酵母中藏红花酸的异源生物合成和操作
DOI:10.1186/s12934-017-0665-1
发表时间:2017-03-29
期刊:Microbial cell factories
影响因子:6.4
作者:Chai F;Wang Y;Mei X;Yao M;Chen Y;Liu H;Xiao W;Yuan Y
通讯作者:Yuan Y
Enhanced astaxanthin production in yeast via combined mutagenesis and evolution
通过组合诱变和进化提高酵母中虾青素的产量
DOI:10.1016/j.bej.2020.107519
发表时间:2020-04-15
期刊:BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
影响因子:3.9
作者:Jiang, Guozhen;Yang, Zuming;Yuan, Yingjin
通讯作者:Yuan, Yingjin
Manipulation of GES and ERG20 for geraniol overproduction in Saccharomyces cerevisiae
操纵GES和ERG20导致酿酒酵母香叶醇过量生产。
DOI:10.1016/j.ymben.2017.03.005
发表时间:2017-05-01
期刊:METABOLIC ENGINEERING
影响因子:8.4
作者:Jiang, Guo-Zhen;Yao, Ming-Dong;Yuan, Ying-Jin
通讯作者:Yuan, Ying-Jin
碳源利用正交化油凝胶混菌体系设计构建策略研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    肖文海
  • 依托单位:
国内基金
海外基金