腐胺是生物基聚酰胺的重要单体，具有广阔工业应用前景。在以葡萄糖为唯一碳源的大肠杆菌腐胺发酵中，前体赖氨酸的利用与细胞毒性腐胺积累之间的协调不足，是限制高产的主要瓶颈。本研究在大肠杆菌中开发了一种赖氨酸生物传感器，用于动态调控腐胺合成。该传感器基于赖氨酸转运蛋白 LysP、转录激活因子 CadC 以及受 Pcad 启动子控制的 GFP...
戊内酰胺是制造高价值尼龙-5和尼龙-6,5的单体。然而，戊内酰胺的生物合成受限于将5-氨基戊酸环化为戊内酰胺的酶效率不足。本研究构建了携带戊内酰胺合成途径的谷氨酸棒杆菌：来自铜绿假单胞菌的DavAB将L-赖氨酸转化为5-氨基戊酸，来自丙酸梭菌的β-丙氨酸CoA转移酶Act将5-氨基戊酸转化为戊内酰胺。大部分L-赖氨酸转化为5-氨基戊...
微生物细胞内源代谢通路通常由精密调控网络控制。然而，在微生物宿主中引入异源通路时，由于缺乏相应调控，常导致酶表达和碳流分布失衡，阻碍高效微生物生物合成系统构建。本研究以柚皮素为目标化合物，建立了自主级联人工动态（AutoCAD）调控系统，自动协调通路表达并重定向碳流，以提高柚皮素产量。该系统同时包含基于中间产物的前馈和基于产物的反馈...
转录因子生物传感器（TFBs）已广泛用于动态代谢通路控制和高通量筛选。本文系统研究了大肠杆菌水杨酸响应调节因子 MarR 的可调性，以挖掘其工程应用潜力。首先考察了内源 MarR 对 MarR-PmarO 生物传感器系统动态性能的影响。为阐明 PmarO 启动子中 marO 结合盒的功能，作者将 marO 结合盒插入强组成型 pL ...
代谢工程是合成高价值化合物的有前景策略，但代谢失衡和毒性中间体常限制细胞生长与产量。基于转录因子的生物传感器可动态调控基因表达，缓解代谢负担，并用于高通量筛选。本文工程化了枯草芽孢杆菌中对香豆酸响应调控子 PadR，构建并优化了 PadR-PpadC 生物传感器系统。研究发现，此前未充分表征的 yveF 和 yveG 两个组分对 P...
4-羟基异亮氨酸（4-HIL）是治疗糖尿病的潜在药物，可在谷氨酸棒杆菌中通过表达异亮氨酸双加氧酶基因 ido，将菌体自身产生的 L-异亮氨酸（Ile）转化为 4-HIL。由于该反应需要 Ile、α-酮戊二酸（α-KG）和 O2 三种底物，静态代谢工程难以高效实现从头合成。本研究利用 Lrp-PbrnFE 型 Ile 生物传感器对 4...
木糖氧化途径（XOP）是原核生物中替代传统戊糖同化途径的重要代谢路线，起始于 D-木糖被氧化为 D-木酮酸，再转化为 α-酮戊二酸或丙酮酸加乙二醛。XOP 的主要缺陷是 D-木酮酸中间体持续积累，导致培养基酸化并抑制细胞生长与代谢物再同化。本研究开发了一种 pH 响应型合成遗传控制器，利用改造的跨膜转录因子 CadCΔ 作为传感元件...
微生物利用生物质生产高附加值化学品是化学合成的可持续替代途径。为提高产物滴度、产率和选择性，需优化工程菌中的代谢通路。动态通路调控可在发酵过程中调节通路相关酶的表达，从而将内源通量导向产物合成、平衡关键中间体的生成与消耗，并抑制毒性中间体早期积累。本文在大肠杆菌中叠加两种正交、自主且可调的动态调控策略，以独立调节两种不同酶的表达，提...