出芽短梗霉合成聚苹果酸代谢工程改造与资源利用

【作者】 邹祥； 阳静； 冯骏； 李天夫； 杨雯雯； 王攀；

【机构】 西南大学药学院；

【摘要】 出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)是一种类酵母真菌,能够合成聚苹果酸(Polymalic acid,PMA)、普鲁兰多糖(Pullulan)、短梗霉素A(Aureobasidin A)等多种代谢产物,具有很好的抗逆性和广谱碳源利用能力,可作为潜在的细胞底盘工厂。聚苹果酸是以L-苹果酸为单体聚合的聚酯型聚合物,可作为生物可降解材料用于药物缓释、食品包装及环境修复等领域,通过聚苹果酸发酵结合酸水解生产L-苹果酸为课题组提出的新技术路线。通过建立出芽短梗霉农杆介导的遗传转化及CRISPR/Cas9基因编辑系统,结合代谢组学、基因组尺度模型、环境胁迫、代谢工程改造等多层面理解聚苹果酸合成过程碳代谢特征及关键通路的调控作用。采用内源基因强化、启动子工程、转录因子Cat8调控、异源途径设计等多种策略对乙醛酸关键通路进行代谢工程改造,5L发酵罐PMA产量可达53.1 g/L,相比原始菌提高77.0%。为提升整体工艺经济性,将木糖醇工业中的木糖结晶母液作为发酵底物,结果表明,出芽短梗霉菌株能以未处理的木糖母液直接发酵,全部利用木糖、阿拉伯糖和葡萄糖碳源,分批发酵实现糖酸转化率达到0.77 g/g,为实现副产物再利用及绿色生物制造提高一条新路径。更多还原