蔗糖磷酸化分解系统的分子整合及酵母高效转化的研究

基本信息
批准号:21566003
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:40.00
负责人:杜丽琴
学科分类:
依托单位:广西大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:韦航,曾日华,闭海,王子龙,张志凯,赵英丽,唐婷婷
关键词:
生物催化生物乙醇生物质转化
结项摘要

The co-transporter and co-fermentation of multi-component substrates is an effective approach to significantly increase the production of ethanol in yeast. Sucrose feedstocks especial molasses contain glucose and sucrose, but the presence of glucose repression effects the transport of raw cane sugar and the use of sucrose.The utilization rate of the sucrose and the fermentation efficiency of sugar feedstock would be improved by building a new pathway to transport sucrose into the cell membrane and hydrolyze it..In this research, sucrose phosphorylation system be integrated into Saccharomyces cerevisiae cell would be carried out. The sucrose phosphorylase is introduced into Saccharomyces cerevisiae. Then, a phosphorylation and hydrolysis metabolic pathway of sucrose would be established in yeast.The high affinity research between the sucrose-specific transmembrane transport system and sucrose will be analyzed. Combined with ITC and protein modification technology, the key amino acids related to th affinity between the transport system protein and the substrate would be analyzed for enhancing the efficiency and the stability of transport systems. By reconstruction of sucrose metabolic pathway, an efficient sucrose conversion system suit for Saccharomyces cerevisiae would be builded. It is the basis for study efficient ethanol fermentation of sugar feedstocks.

酿酒酵母的多组分底物共转运和共发酵是一个显著提高酵母发酵产乙醇效率的有效方法。蔗糖质原料特别是糖蜜原料中含有葡萄糖和蔗糖等原料,葡萄糖阻遏效应的存在影响了蔗糖原料的转运和利用。通过构建新的途径进行蔗糖的转运和细胞膜内水解将可以提高蔗糖的利用速度,提高蔗糖质原料的发酵效率。.本课题开展异源磷酸化分解系统在酵母中的整合研究,在酿酒酵母中导入蔗糖磷酸化酶,建立蔗糖在酵母胞内磷酸化分解的途径。开展蔗糖特异性跨膜转运系统和蔗糖的高亲和力研究,结合ITC技术和蛋白质分子改造技术对转运系统的蛋白质和底物的亲和力相关的关键氨基酸进行分析,提高蔗糖转运系统的转运效率和稳定性。通过蔗糖的代谢途径的重构,建立起一套适合酿酒酵母的蔗糖质原料的高效转化体系,从而为高效率的蔗糖质原料乙醇发酵建立研究基础。

项目摘要

酿酒酵母的多组分底物共转运和共发酵是一个显著提高酵母发酵产乙醇效率的有效方法。通过构建新的途径进行蔗糖的转运和细胞膜内水解将可以提高蔗糖的利用速度,提高蔗糖质原料的发酵效率。本项目克隆、表达了不同微生物来源的蔗糖磷酸化酶基因,研究了这些纯化的重组酶在偏酸性条件下对蔗糖的水解能力;对这些重组酶通过比对和建模比较分析进行突变改造。构建了多个含蔗糖磷酸解途径的酿酒酵母菌株,研究了蔗糖磷酸途径在酿酒酵母中水解蔗糖的效果。接着,克隆、表达了来自不同微生物的5个纤维寡糖转运蛋白基因,使用DSC和ITC分别对重组转运蛋白和底物的结合能力进行热力学性质研究。在蔗糖磷酸解酵母中异源表达了来源于马铃薯的蔗糖转运蛋白StSUT1。以甘蔗糖蜜为原料进行产乙醇发酵研究,构建的蔗糖磷酸解酵母菌株SC5K-SCRP、SC1-SPST和SC1-SPSTP的乙醇产量分别为0.401 g乙醇/g葡萄糖、0.408g乙醇/g葡萄糖和0.411g乙醇/g葡萄糖;对照蔗糖水解酵母SC5K-SUC2和SC1-SCST的乙醇产量分别为0.353 g乙醇/g葡萄糖和0.360 g乙醇/g葡萄糖。发酵结果显示蔗糖磷酸化酵母的生物量产量比对照水解酵母的显著提高了,蔗糖磷酸解重组酵母的乙醇产量提高了13.6%。研究表明与蔗糖水解途径相比,在酵母细胞中蔗糖通过磷酸化途径代谢具有节省能量、增强发酵性能的优势。在酵母中通过蔗糖磷酸化途径可以实现提高生物乙醇产量的目标,蔗糖磷酸化途径为提高蔗糖的利用创造了一个好的平台,并且可以预测二糖的磷酸化途径在未来的发酵工业中具有很强的应用潜力。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

EBPR工艺运行效果的主要影响因素及研究现状

EBPR工艺运行效果的主要影响因素及研究现状

DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2022.03.003
发表时间:2022
2

外泌体在胃癌转移中作用机制的研究进展

外泌体在胃癌转移中作用机制的研究进展

DOI:10.12354/j.issn.1000-8179.2021.20201763
发表时间:2021
3

珠江口生物中多氯萘、六氯丁二烯和五氯苯酚的含量水平和分布特征

珠江口生物中多氯萘、六氯丁二烯和五氯苯酚的含量水平和分布特征

DOI:10.7524 /j.issn.0254-6108.2017122903
发表时间:2018
4

猪链球菌生物被膜形成的耐药机制

猪链球菌生物被膜形成的耐药机制

DOI:10.13343/j.cnki.wsxb.20200479
发表时间:2021
5

施用生物刺激剂对空心菜种植增效减排效应研究

施用生物刺激剂对空心菜种植增效减排效应研究

DOI:10.11654/jaes.2022-0087
发表时间:2022

杜丽琴的其他基金

相似国自然基金

1

酿酒酵母内源性蔗糖转化酶SUC2的高效表达调控机制研究

批准号:31801469
批准年份:2018
负责人:陈晓艺
学科分类:C2002
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

木糖异构酶在酿酒酵母中高效转化木糖的适配性分子机制研究

批准号:31270151
批准年份:2012
负责人:鲍晓明
学科分类:C0105
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
3

酵母工程菌高效转化生物质资源生产燃料酒精的研究及应用

批准号:50273019
批准年份:2002
负责人:鲍晓明
学科分类:E0309
资助金额:2.30
项目类别:联合基金项目
4

转化酶抑制子调控番茄果实蔗糖代谢的分子机制研究

批准号:30971999
批准年份:2009
负责人:姜晶
学科分类:C1506
资助金额:32.00
项目类别:面上项目