福建師范大學生命科學學院工業(yè)微生物教育部工程中心黃建忠教授團隊祁峰副教授等在食品和農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域刊物《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（SCI一區(qū)，Top, IF=4.192） 發(fā)表題目為“High-level production of indole-3-acetic acid in the metabolically engineered Escherichia coli”的研究論文。在這項研究中，作者首次報道在大腸桿菌胞內(nèi)建立兩個全新的IAA微生物合成途徑：即色胺（TAM）和吲哚-3-乙酰胺（IAM）途徑，并通過全細胞催化和從頭生物合成的方法實現(xiàn)重組大腸桿菌MG1655高產(chǎn)IAA。
吲哚-3-乙酸是植物用以調(diào)控生長發(fā)育和生理活動的重要化學物質(zhì)，IAA可以激發(fā)并調(diào)控植物體內(nèi)眾多的生理反應(yīng)，同時生長素還可以通過與其他激素的相互作用調(diào)節(jié)植物修復(fù)等其他生理活動。然而從植物或其內(nèi)生菌株中提取IAA的量極少，難以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。本文利用代謝工程的策略，通過將來自薩氏假單胞菌（Pseudomonas savastanoi）的iaaM基因和來自擬南芥（Arabidopsis thaliana）的ami1基因共表達構(gòu)建合成IAA的吲哚-3-乙酰胺（IAM）途徑；同時將來自于長春花（Catharanthus roseus）的tdc基因、黑曲霉菌（Aspergillus niger）的aoc1基因和黑粉菌（Ustilago maydis）的iad1基因共同構(gòu)建合成IAA的TAM途徑。除此之外本文還構(gòu)建了可以利用葡萄糖來生產(chǎn)IAA的從頭合成（de novo）途徑，并通過Crispr/Cas9技術(shù)優(yōu)化胞內(nèi)還原輔因子NADH和NADPH的供給和平衡，獲得能夠從頭合成IAA的高產(chǎn)大腸桿菌菌株。當10 g/L L-色氨酸作為底物時，含有異源IAM途徑的MIA-6菌株的IAA產(chǎn)量最高，達到7.10g/L（1.34×103mg/gDCW），是全細胞催化TAM途徑的98.4倍；另外通過提高NAD（P）H的利用率對IAA從頭合成途徑進行優(yōu)化，最后重組菌株MGΔadhE::icd以葡萄糖為底物，獲得的IAA產(chǎn)量提高至906 mg/L。本文以大腸桿菌作為細胞工廠外源表達IAM途徑和TAM途徑生產(chǎn)IAA的工作，為高效利用微生物細胞生產(chǎn)氨基酸衍生物的研究提供了新思路。
福建師范大學生命科學學院工程中心祁峰副教授和黃建忠教授為論文的共同通訊作者，福建師范大學工業(yè)微生物教育部工程中心和生命科學學院細胞逆境響應(yīng)與代謝調(diào)控省高校重點實驗室為通訊單位。2018級研究生吳弘軒和2019級研究生楊金花為共同第一作者。該研究得到國家自然科學基金和福建師范大學生命科學學院溪源江學者項目的資助。
全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c08141
日期：2021-02-13
吲哚-3-乙酸是植物用以調(diào)控生長發(fā)育和生理活動的重要化學物質(zhì)，IAA可以激發(fā)并調(diào)控植物體內(nèi)眾多的生理反應(yīng)，同時生長素還可以通過與其他激素的相互作用調(diào)節(jié)植物修復(fù)等其他生理活動。然而從植物或其內(nèi)生菌株中提取IAA的量極少，難以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。本文利用代謝工程的策略，通過將來自薩氏假單胞菌（Pseudomonas savastanoi）的iaaM基因和來自擬南芥（Arabidopsis thaliana）的ami1基因共表達構(gòu)建合成IAA的吲哚-3-乙酰胺（IAM）途徑；同時將來自于長春花（Catharanthus roseus）的tdc基因、黑曲霉菌（Aspergillus niger）的aoc1基因和黑粉菌（Ustilago maydis）的iad1基因共同構(gòu)建合成IAA的TAM途徑。除此之外本文還構(gòu)建了可以利用葡萄糖來生產(chǎn)IAA的從頭合成（de novo）途徑，并通過Crispr/Cas9技術(shù)優(yōu)化胞內(nèi)還原輔因子NADH和NADPH的供給和平衡，獲得能夠從頭合成IAA的高產(chǎn)大腸桿菌菌株。當10 g/L L-色氨酸作為底物時，含有異源IAM途徑的MIA-6菌株的IAA產(chǎn)量最高，達到7.10g/L（1.34×103mg/gDCW），是全細胞催化TAM途徑的98.4倍；另外通過提高NAD（P）H的利用率對IAA從頭合成途徑進行優(yōu)化，最后重組菌株MGΔadhE::icd以葡萄糖為底物，獲得的IAA產(chǎn)量提高至906 mg/L。本文以大腸桿菌作為細胞工廠外源表達IAM途徑和TAM途徑生產(chǎn)IAA的工作，為高效利用微生物細胞生產(chǎn)氨基酸衍生物的研究提供了新思路。
福建師范大學生命科學學院工程中心祁峰副教授和黃建忠教授為論文的共同通訊作者，福建師范大學工業(yè)微生物教育部工程中心和生命科學學院細胞逆境響應(yīng)與代謝調(diào)控省高校重點實驗室為通訊單位。2018級研究生吳弘軒和2019級研究生楊金花為共同第一作者。該研究得到國家自然科學基金和福建師范大學生命科學學院溪源江學者項目的資助。
全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c08141
日期：2021-02-13
