📰 基于模块化代谢工程的大肠杆菌中1,4-丁二胺生物合成的增强与平衡 - 生物通
本研究以大肠杆菌BL21(DE3)为起始菌株，基于模块化代谢工程将1,4-丁二胺的生物合成途径分为1,4-丁二胺生产模块与α-酮戊二酸生产模块，通过调控关键基因表达实现两模块独立优化。单基因及串联表达结果显示，鸟氨酸脱羧酶ODC10为关键限速步骤，推动产量显著提升；α-酮戊二酸模块通过调控PEP转化相关基因提升前体供给。不同拷贝数的质粒组合实验表明，最优为高拷贝的1,4-丁二胺模块与低拷贝的α-酮戊二酸模块组合，构建PK3菌株，产量达539.22 mg/L，进一步在ODC10过表达后形成PKT菌株，产量提升至862.82 mg/L，较BL21(DE3提高8.62倍。随后将培养基改为R/2并加入辅料，24小时产量提升至1,843.60 mg/L，较原始菌株提升16.23倍。非靶向代谢组学分析揭示PKT相对于对照组存在653个差异代谢物，9个差异代谢物与1,4-丁二胺合成相关，4个与降解分支相关，表明存在代谢瓶颈与分流，提供后续靶点如增加NADPH供给、基因组整合及分批补料等优化方向。该工作证实模块化策略在平衡代谢通量、提升目标产物产量方面的有效性，为构建高产1,4-丁二胺工程菌株提供理论与实验基础。
🏷️ #代谢工程 #模块化 #发酵优化 #代谢组学 #高产
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📰 基于模块化代谢工程的大肠杆菌中1,4-丁二胺生物合成的增强与平衡 - 生物通
本研究以大肠杆菌BL21(DE3)为起始菌株，基于模块化代谢工程将1,4-丁二胺的生物合成途径分为1,4-丁二胺生产模块与α-酮戊二酸生产模块，通过调控关键基因表达实现两模块独立优化。单基因及串联表达结果显示，鸟氨酸脱羧酶ODC10为关键限速步骤，推动产量显著提升；α-酮戊二酸模块通过调控PEP转化相关基因提升前体供给。不同拷贝数的质粒组合实验表明，最优为高拷贝的1,4-丁二胺模块与低拷贝的α-酮戊二酸模块组合，构建PK3菌株，产量达539.22 mg/L，进一步在ODC10过表达后形成PKT菌株，产量提升至862.82 mg/L，较BL21(DE3提高8.62倍。随后将培养基改为R/2并加入辅料，24小时产量提升至1,843.60 mg/L，较原始菌株提升16.23倍。非靶向代谢组学分析揭示PKT相对于对照组存在653个差异代谢物，9个差异代谢物与1,4-丁二胺合成相关，4个与降解分支相关，表明存在代谢瓶颈与分流，提供后续靶点如增加NADPH供给、基因组整合及分批补料等优化方向。该工作证实模块化策略在平衡代谢通量、提升目标产物产量方面的有效性，为构建高产1,4-丁二胺工程菌株提供理论与实验基础。
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