变形菌视紫质光合磷酸化与宿主菌代谢耦联的研究

能量代谢是微生物发酵的核心问题，而能量代谢不足也是制约着目前工业微生物领域进一步发展的主要因素之一。变形菌视紫质（Proteorhodopsin, PR）是近年来新发现的一种光合质子泵，在光照的条件下可以发生光合磷酸化反应，将光能转化为ATP。本课题旨在探讨PR光合磷酸化系统的异源表达及其对宿主菌能量和物质代谢的影响，将光合磷酸化的能量输出与宿主菌能量代谢耦联，改善菌体能量供给，并在此基础上进一步影响胞内物质代谢，促进细胞生长；以此更好理解宿主的异源能量代谢机理。.研究中藉此构建带有光合磷酸化系统的PHA厌氧发酵菌株，探索其以理论最高摩尔转化率合成PHBHHx，解决厌氧发酵生产菌能量代谢不足而导致细胞生产缓慢、副产物过多等问题。此项构建以光能作为第二能量来源生产菌的方法不仅适用于厌氧发酵生产PHA、琥珀酸等生产菌，对涉及能量代谢不足的工业微生物生产菌均具有普遍意义。

能量代谢是微生物发酵的核心问题，而能量不足制约着目前工业微生物领域进一步发展的主要原因之一。变形菌视紫质（Proteorhodopsin，PR）是近年来发现的一种光合质子泵，在光照下可以为细胞提供额外能量。本项目通过对大肠杆菌进行改造，得到模拟厌氧的菌株大肠杆菌MG1655（hemD-），并以此为平台首次证明了PR产生的能量可以促进细胞的生长、利用代谢废物乳酸生产PHA，并且影响细胞的代谢过程。本研究将有可能在更大范围内显著提高细胞生长，减少或利用代谢副产物，对厌氧发酵和涉及的工业微生物生产中能量不足的情况具有普遍意义。