用DNA shuffling技术解除AroG的苯丙氨酸反馈抑制

用DNA shuffling技术解除AroG的苯丙氨酸反馈抑制

论文摘要

L-苯丙氨酸(L-phenylalanine, Phe)是人和动物的必需氨基酸之一,是目前全球普遍允许使用的甜味剂(Aspartame)的制造原料之一,并且其代谢与人类遗传疾病如苯丙酮尿症,黑尿症和白化病有关,因此Phe代谢研究始终是人们关注的热点。Phe生物合成的路径长,耗能大,产率低,因此生产成本高,价格昂贵,国内所需产品长期依赖进口,所以构建能用于直接发酵L-苯丙氨酸的高产菌株具有重大的实际意义,因此本论文的工作也将围绕获得苯丙氨酸高产菌的目的展开。aroG基因编码的3—脱氧—D—阿拉伯庚酮糖—7—磷酸合成酶(AroG)是苯丙氨酸代谢途径中的关键酶,催化限速步骤E4P和PEP反应生成DAHP,受苯丙氨酸反馈抑制。此前本实验室研究人员通过定点突变Escherichia coli (E.coli)K-12 aroG基因的方法获得了可以解除反馈抑制的优势突变株。本论文在此基础上,以E.coli aroG野生型基因,可以解除反馈抑制的突变基因,以及Salmonella typhimnrium (S. typhimnrium) aroG野生型基因为亲本,通过DNAsuffling的方法对AroG进行改组,得到大量的aroG突变基因库。通过使用苯丙氨酸类似物对氟苯丙氨酸(pFP)的筛选,我们获得了4株能够于10 mg/ml pFP平板生长的突变株(EC2、EC4、EC6和EC8),而在同样条件下培养的野生型菌株不能生长,因此这4株菌是已初步解除苯丙氨酸的反馈抑制突变株。对这突变株的aroG基因进行测序和序列分析,结果表明突变体Ec2发生了4个碱基突变,Ec6发生了4个碱基突变,Ec4有6个碱基突变,Ec8有7个点突变。对应氨基酸也发生了变化。其中Ec2突变基因的T430G,T431C,T662C碱基突变为两个点突变aroG亲本改组产生,T222G为新引入的突变。EC6突变基因的T662C碱基突变与亲本点突变同,T287C,G703A,G989A为新引入的突变。EC4突变基因的C449T,T644G,G645C碱基突变为两个点突变aroG改组产生,A315G,C435T,G853A为新引入的突变。EC8突变基因的T430G,T431C碱基突变与亲本点突变同,T114C,C197T,A212G,A404G,A925G为新引入的突变。本研究通过DNA shuffling技术有效的对aroG基因进行改组,积累并引入有益突变,实现分子的定向进化,解除AroG的苯丙氨酸反馈抑制,为工业上选育苯丙氨酸高产突变株提供了新的思路和方法。

论文目录

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  • 文献综述
  • 材料与方法
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