Metabolic engineering for the production of clinically important molecules: Omega-3 fatty acids, artemisinin, and taxol
核心问题:omega-3脂肪酸、青蒿素和紫杉醇等临床重要分子天然来源稀缺、化学合成昂贵且不可持续,需要利用代谢工程在微生物和植物中实现经济、可持续的生产。
关键发现:解脂耶氏酵母Y2097菌株油脂中EPA含量达40% 等 8 条
核心问题:omega-3脂肪酸、青蒿素和紫杉醇等临床重要分子天然来源稀缺、化学合成昂贵且不可持续,需要利用代谢工程在微生物和植物中实现经济、可持续的生产。
关键发现:解脂耶氏酵母Y2097菌株油脂中EPA含量达40% 等 8 条
核心问题:评估四种微生物宿主(Escherichia coli、Saccharomyces cerevisiae、Pichia pastoris和Yarrowia lipolytica)作为全细胞催化剂表达人细胞色素P450 2D6(CYP2D6)及其还原酶(CPR)的性能,以确定最适合生产药物代谢物的系统。
关键发现:P. pastoris菌株5x2D6/1xCPR表达CYP2D6达660 pmol/mg总膜蛋白,为微生物系统最高 等 5 条
核心问题:开发微生物生产先进生物燃料(醇类、异戊二烯类、脂肪酸类)并实现商业化,解决乙醇作为燃料的局限性,提高能量密度和燃料性能
关键发现:E. coli中n-丁醇产量达30 g/L 等 14 条
核心问题:在解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)中缺乏既强又受脂肪酸诱导的启动子,限制了脂质衍生化学品的生物生产效率。
关键发现:鉴定出200 bp上游调控序列R1 等 6 条
核心问题:如何通过合成生物学和代谢工程手段,将产油酵母解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)改造成具有竞争力的β-胡萝卜素工业生产菌株,克服天然不产类胡萝卜素、产量低等瓶颈。
关键发现:表达car-cassette后,野生型菌株wt-C产β-胡萝卜素3.4 mg/g DCW和18.4 mg/L 等 7 条
核心问题:在产油酵母Yarrowia lipolytica中实现番茄红素的异源生物合成
关键发现:论文详细描述了构建含FBAIN::crtE::LIP1、GPDIN::crtB::LIP2和EXP::crtI::OCT三基因表达盒的整合载体pYCRTEBI,转化Yarrowia lipolytica Y2224后获得产番茄红素的菌株。在50 mL FM培养基中于30°C、250 rpm培养...
核心问题:阐明解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)利用生物柴油工业含甘油废料(GW)生产柠檬酸(CA)的生理生化机制,特别是甘油与脂肪酸的代谢途径,以开发高效柠檬酸生产工艺。
关键发现:在GW(20 g/L)培养中,Y. lipolytica VKM Y-2373同时消耗甘油和脂肪酸,甘油摄取速率0.70-0.78 g/L/h,脂肪酸0.2-0.25 g/L/h,最大比生长速率0.352 h^-1,生物量21.0 g/L,生物量得率1.05 g/g。在氮源限制下进行补料发酵,... 等 5 条
核心问题:解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)代谢工程中传统基因操作工具(URA blast、Cre/LoxP、TALENs等)效率低、耗时长,难以满足高效、高通量基因组编辑的需求。
关键发现:过表达ACC1和DGA1使脂质含量达41.4%(亲本株的4.7倍),引入醛脱氢酶基因后脂质含量最高达90% 等 12 条
核心问题:萜类化合物结构多样、应用广泛,但天然提取和化学合成受限于产量、成本与资源浪费,微生物生产作为一种可持续替代途径需要选择并改造合适的底盘宿主。
关键发现:超过70000种萜类结构已知 等 17 条
核心问题:现有Yarrowia lipolytica的酶约束基因组规模模型(ecGEM)未采用最新深度学习kcat预测方法且尚未用于指导代谢工程;本研究旨在重建一个融合深度学习kcat约束的ecGEM,并利用其预测不同生长阶段(指数期和氮限制期)的脂质和类胡萝卜素生产菌株的代谢工程靶点。
关键发现:实验测得PAR、CAR和OBE在甘油最小培养基(C/N=86)中的最大比生长速率分别为0.45±0.02、0.42±0.02和0.31±0.01 h^-1 等 8 条
核心问题:如何利用解脂耶氏酵母在农工废弃物(硬脂精、粗甘油和葡萄糖)上生产组成类似可可脂的单细胞油,并解决脂质中硬脂酸含量过高的问题。
关键发现:解脂耶氏酵母在硬脂精/粗甘油共底物条件下,最高单细胞油产量达3.4 g/L,柠檬酸最高分泌量达14 g/L 等 6 条
核心问题:如何利用生物柴油副产物甘油作为碳源,通过天然或代谢工程改造的微生物高效生产有价值化学品和生物燃料,以解决甘油过剩问题并提高生物燃料经济性。
关键发现:野生型E. coli以甘油为唯一碳源时,乙醇产率达理论最大值的86%,琥珀酸7%,乙酸和乳酸仅痕量 等 4 条
核心问题:解脂耶氏酵母中多基因生化途径的整合通常需要逐次进行,每个基因耗时一周,缺乏一步整合多个基因的快速方法,限制其代谢工程和合成生物学应用。
关键发现:MC途径一步组装整合效率为20.9%(摘要报道最高21%),XD途径为11.7% 等 6 条
核心问题:在解脂耶氏酵母中异源表达一个具有植烯合酶、植烯脱氢酶和番茄红素β-环化酶三种活性的多功能类胡萝卜素合酶(carS),以实现β-胡萝卜素的从头合成;同时提高DNA组装整合效率。
关键发现:在Δku70Δku80菌株中,DNA组装效率为56.2±6.3%(8/16, 10/16, 9/16),较野生型(4.2±7.2%,2/16, 0/16, 0/9)提高13.4倍,最高效率达到63%(10/16)。重组解脂耶氏酵母最高产量为0.41 mg β-胡萝卜素/g细胞干重,野生型未检测...
核心问题:植物来源萜类化合物提取和化学合成成本高、技术难度大,需要开发高效、经济、可持续的微生物生产方法。
关键发现:在大肠杆菌中引入酿酒酵母的MVA途径使前体产量提高36倍 等 11 条
核心问题:野生型Yarrowia lipolytica不能利用蔗糖,限制了廉价糖蜜类底物的使用;同时缺乏同时生产柠檬酸和蔗糖酶的高效环境友好工艺。
关键发现:以甘油为碳源时柠檬酸浓度最高达57.15 g/L,产率0.6 g/g 等 7 条
核心问题:在非常规产油酵母解脂耶氏酵母中异源合成α-法尼烯,解决合成酶表达量低和前体(IPP、DMAPP、FPP)供给不足的问题。
关键发现:通过密码子优化的α-法尼烯合成酶(OptFS)在解脂耶氏酵母中实现了α-法尼烯合成,P1菌株产量为2.75±0.29 mg/L 等 5 条
核心问题:α-酮戊二酸生产过程中丙酮酸作为副产物积累,传统策略致力于消除丙酮酸,但现代分离技术已能分离两者,因此本研究旨在同时提高α-酮戊二酸和丙酮酸的产量。
关键发现:最佳初始甘油浓度为50 g/L,残甘维持在20-30 g/L,恒速流加1.25 g/L/h 等 4 条
核心问题:如何基于生长与生产耦合分析,在基因组尺度代谢模型中识别能提高目标代谢物产量的基因扩增靶点,并避免基因-反应关联复杂性导致的多义性。
关键发现:['OPCG模拟的特定生产速率总是大于OPD 等 5 条
核心问题:如何利用中心碳代谢中高度连接的五个关键代谢节点(丙酮酸、柠檬酸、酪氨酸、天冬氨酸和乙酰辅酶A)作为前体,微生物合成多种燃料、化学品和药物。
关键发现:乳酸在酿酒酵母中达117 g/L,在米根霉固定化培养下达231 g/L 等 25 条