1805组Journal Club简报(2017-05-08)
1805组Journal Club简报(2017-05-08)
发布时间:2017-05-08 20:32    栏目类别:组内生活

        201758日,硕士研究生王江、吴树丽同学在组会上做了文献报告,具体内容如下:

       报告人:王江  报告题目:Biosynthesis of platform chemical 3-hydroxypropionic acid (3-HP) directly from CO2 in cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803

        报告内容:

    1、3-羟基丙酸是一种应用广泛的重要平台化合物,可持续的环保生产3-羟基丙酸已经引起了广泛的关注。蓝细菌作为一种自养型微生物细胞工厂,能够以太阳能和二氧化碳为能源和碳源生长,可极大降低出产化合物的成本已经被工程化以生产能源和化学品。

    2、本研究在蓝细菌集胞藻中构建了3-羟基丙酸的生物合成途径,并通过对关键基因丙二酰辅酶A还原酶进行过表达,增加了NADPH的供应代谢途径来对,增加了乙酰辅酶A羧化酶等方式对该途径进行优化,最终工程菌利用二氧化碳可以产生837.18 mg/ L的3-羟基丙酸。

    3、本研究也证明了二氧化碳代谢流不是3-羟基丙酸的限速步骤。

构建的3-羟基丙酸代谢途径

代谢途径的构建和优化过程

气质对3-羟基丙酸进行定性

在优化过程中,工程菌产生的3-羟基丙酸,优化后提高了27倍

左图是工程菌和野生菌的生长曲线,表明构建这条代谢途径后对菌株的生长几乎没有影响

右图是3-羟基丙酸的含量变化,可知在第六天后就达到很高的含量

 

        报告人:吴树丽   报告题目Whole-Cell-Catalyzed Multiple Regio- and Stereoselective Functionalizations in Cascade ReactionsEnabled by Directed Evolution

        报告内容

        生物催化的逆合成方法多采用多种酶相结合,全细胞催化,以及酶与过渡金属催化剂相结合的方法,目前此类方法研究不成熟,且多采用野生型酶,这使得其限制了反应范围。而采用定向进化的方法可克服酶催化过程中立体/区域选择性差等问题。

    本文采用环己烷为起始模型化合物,设计了四种不同的全细胞催化过程,每个过程可获得1,2-环己二醇中的立体异构体形式中的一种。在该过程中,首先利用P450单加氧酶突变酶通过三步C-H活化得到R/S型的羟酮,随后分别利用相应构型的脱氢酶来获得对应的结构化的环己二醇(如图Figure1)。在该过程中,使用P450单加氧酶突变体作用于连续的三步氧化,过程简单且可以降低细胞的压力。

        文章中通过对野生型P450-BM3单加氧酶进行饱和诱变,三重编码饱和诱变以及迭代饱和诱变的方式筛选获得了分别具有不同构型作用的单加氧酶突变体P450ATC06P450ATD04(如图Figure2),P450A82F以及P450A82F/A328F。并且检测筛选了具有不同构型催化作用的脱氢酶BDHABUDCLBDHA

    本文中,将不同的P450单加氧酶突变体基因与不同构型的脱氢酶基因组合,导入同一个质粒中,转入Ecoli ,设计全细胞催化,分别以环己酮,环己醇,环己烷为起始反应物进行全细胞催化,反应立体选择性和区域选择性高。

        实验证明,使用定向进化的方法可以创建一种全细胞催化的方法完成人工合成催化剂或者野生型酶催化难以完成的逆合成反应。同时,发现三重编码饱和诱变对结构复杂的酶定向进化作用具有较高的效率。另外,在该反应中,分别以环己醇,环己酮,环己烷为反应物可获得R/S构型的醛酮,该醛酮也是一种高附加值化合物。

 

 

 
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