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基于基因组重排的产核黄素枯草芽孢杆菌的代谢工程

本文通过构建不同的整合型和游离型核黄素质粒得到一系列产核黄素B.subtilis 基因工程菌,研究了核黄素操纵子的增加方式和剂量对枯草芽孢杆菌核黄素合成的影响,成功地通过增加核黄素操纵子的剂量而稳定地提高工程菌的核黄素合成能力,并通过两轮基因组重排改进了基因工程菌的生产性状。最后本文建立了 B.subtilis 的生化反应网络,对第二轮基因组重排前后的三株B.subtilis 产核黄素工程菌在间歇培养过程中的代谢通量分布作了比较分析。得到的主要结果如下:将整合型核黄素质粒分别以两种不同的整合方式在宿主菌染色体的 amyE、thrC 和 rib 位点的进行整合,在整合方式的比较中发现双交换方式整合比单交换方式整合更能有效地提高核黄素的产量。在整合位点的比较中发现:对于B.subtilis RH13,以单交换方式在 amyE 位点整合对提高核黄素产量的效果要好于其它两个位点;对于 B.subtilis 24R7,以单交换方式在上述三  (本文共129页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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枯草芽孢杆菌核黄素操纵子及呼吸链的代谢工程改造

本文围绕核黄素生物合成反应对产核黄素枯草芽孢杆菌进行了代谢工程改造,构建了一系列产核黄素枯草芽孢杆菌基因工程菌。研究了核黄素操纵子启动子替换及ribA基因的扩增对产核黄素工程菌核黄素生物合成的影响。通过bd氧化酶缺失对枯草芽孢杆菌呼吸链进行了改造。建立了枯草芽孢杆菌的生化反应网络,计算了工程菌的理论得率,并对呼吸链改造前后的工程菌在间歇培养过程中的代谢通量进行了比较分析。最后,通过原生质融合技术改进了产核黄素基因工程菌的性能。得到的主要结果如下:利用枯草芽孢杆菌中组成型启动子SPO2和P43成功替换了核黄素操纵子的一级启动子ribP1。利用不同的整合型载体通过不同整合方式构建了系列核黄素操纵子一级启动子替换的产核黄素基因工程菌。在构建的所有工程菌中,以pUC18为克隆载体所构建的含核黄素操纵子整合型载体转化受体菌得到的工程菌B. subtilis PK具有最高的核黄素生物合成能力,与出发菌相比提高了10倍。建立了产核黄素枯草芽孢...  (本文共154页) 本文目录 | 阅读全文>>

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产核黄素工程菌B. subtilis PY的代谢工程研究

本文围绕核黄素生物合成反应,研究了异源核黄素操纵子的扩增对工程菌核黄素合成的影响。在此基础上,对产核黄素枯草芽孢杆菌进行了代谢工程改造:通过在宿主菌株中分别扩增zwf基因,缺失ptsG基因,表达异源vgb基因等手段,构建了一系列产核黄素枯草芽孢杆菌基因工程菌。本文得到的主要结果如下:利用生物信息学原理从已经完成全基因测序的三种微生物(B. cereus ATCC 10987, B. cereus ATCC 14579和Geobacillus stearother mophilu)中寻找核黄素操纵子序列,对其进行核黄素操纵子基因的注释。通过核黄素缺陷型菌株的营养互补实验,证实了三种异源核黄素操纵子能够在枯草芽孢杆菌中表达。通过在B. subtilis RH13中表达三种不同的P43-rib(异源操纵子),发现蜡样芽孢杆菌(B. cereus ATCC 14579)核黄素操纵子对枯草芽孢杆菌核黄素产量的影响最大。将含有P43-rib...  (本文共153页) 本文目录 | 阅读全文>>

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应用系统代谢工程方法改进产核黄素枯草芽孢杆菌的研究

本文系统分析了三株不同核黄素产量B. subtilis工程菌株的代谢特征,揭示了菌株产核黄素的内在遗传机理,同时构建了一系列产核黄素B. subtilis基因工程菌,得到的主要结果如下:发现purF基因采用不同的整合方式对菌体代谢的影响有明显差异,原因在于采用双交换整合机理构建的系列工程菌中仅purF基因表达水平提高;而采用单交换整合机理构建的系列工程菌中不仅purF基因而且其下游purM、purN、purH、purD基因的表达水平皆有不同程度的提高,这些基因的编码产物可催化更多的嘌呤前体物谷氨酰胺、甘氨酸、10-甲醛四氢叶酸(10-Formyl-THF)进入嘌呤途径,故其对菌体代谢影响较大。从基因表达水平上揭示产核黄素工程菌的主要特点,确定了产核黄素菌株应具有的有利表型:表达增强显著的核黄素操纵子,将加强核黄素合成途径;citZ基因及副产物形成有关的基因的下调,可避免溢流代谢、减少副产物生成;采取谷氨酸脱氢酶催化的途径利用氮源...  (本文共159页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东大学
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计算生物学中的组合优化问题的研究

基因组重排的问题产生于上个世纪七十年代,主要目的是利用已知的DNA数据去确定不同物种之间的相似与差异。基因组重排在比较遗传学中提供了分子进化的一个普遍的模式,它可以对生物学及其他学科提供生物上的有益的刻划。基因组重排问题就是寻找最少数目的进化变换把一个基因组变成另一个基因组。这个最小的进化变换数目称为对应的两个基因组之间的进化距离。我们把求从一个基因组变成另一个基因组的最短的进化变换序列问题称为基因组排序问题。此组合优化问题已成为理论计算机科学与数学领域一个基本的研究课题。基因组重排与蛋白质相似性搜索是近几年来计算生物学中研究的难点与热点。目前有关单染色体基因组的研究比较充分和完善,而有关多染色体基因组的研究不多,并且研究成果很欠缺。本文对多染色体基因组的进化距离计算问题与基因组排序问题进行了研究,着重讨论了与基因组的进化距离有关的算法,给出了问题的最优算法与近似算法,分析了所给算法的复杂性,同时比较了新算法和已有算法,本文的算...  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>

《食品工业科技》2020年03期
食品工业科技

微生物菌种选育中基因组重排技术应用的研究进展

基因组重排(genome shuffling)技术是通过传统诱变育种结合原生质体融合技术开发出的一种新型微生物菌...  (本文共6页) 阅读全文>>

天津大学
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精确控制合成型基因组重排

合成生物学是一个快速发展的新兴交叉学科,研究重点从设计构建简单元件模块以及基因线路向着快速设计构建复杂的人工合成系统发展。其中,精确控制的基因电路是设计构建人工合成系统中的底层元件,大片段DNA的快速合成与组装是构建人工合成系统的基础工具,基因组的理性设计和快速进化是提高人工合成系统适配性的重要方法,生物防逃逸的控制是保障人工合成系统使用安全的重要措施。本文重点从以下两方面开展研究:一,如何快速构建人工合成系统以及精确控制基因组重排与进化;二,如何设计构建生物防逃逸系统降低人工合成系统的潜在风险。针对快速构建人工合成系统以及精确控制基因组重排与进化,本文首先开发了多片段DNA酵母快速组装系统,不但可以快速合成酿酒基因组,而且可以快速构建外源模块代谢路径。然后设计“与门”开关实现对合成型酿酒酵母基因组重排的精确调控。通过合成型基因组重排产生多样化表型,提高了酵母的类胡萝卜素产量,成功发掘验证了相关的功能基因。通过进一步开发二倍体基...  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>