【摘 要】
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3-羟基丙酸（3-Hydroxypropionic acid,3-HP）因为含有羟基和羧基,可以被用来合成各种有经济价值的化学品,还可以聚合成可降解材料。以前的研究表明以甘油为底物,在肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）中,通过辅酶A不依赖型途径生产3-HP是一种高效的方式。虽然甘油是生产3-HP常用的碳源,但近期国际生物柴油行业的不景气导致作为其副产品甘油数量减少且价格上
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3-羟基丙酸（3-Hydroxypropionic acid,3-HP）因为含有羟基和羧基,可以被用来合成各种有经济价值的化学品,还可以聚合成可降解材料。以前的研究表明以甘油为底物,在肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）中,通过辅酶A不依赖型途径生产3-HP是一种高效的方式。虽然甘油是生产3-HP常用的碳源,但近期国际生物柴油行业的不景气导致作为其副产品甘油数量减少且价格上涨。也就是说,甘油与葡萄糖相比没有价格优势。因此,本研究在肺炎克雷伯氏菌中设计了一种以葡萄糖为碳源的3-HP合成途径。具体而言,我们从酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中克隆了编码3-磷酸甘油脱氢酶（GPD1,EC1.1.1.8）和3-磷酸甘油酶（GPP2,EC 3.1.3.21）的基因,并构建了共表达gpd1和gpp2基因的载体来实现将葡萄糖转化为甘油,然后甘油将通过肺炎克雷伯氏菌自身的甘油代谢途径转化为3-HP。接下来,为了减少糖酵解途径和副产物生成对葡萄糖的消耗,在上述重组菌株中引入了CRISPR干扰系统,以抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶基因（gap A）和产生2,3-丁二醇的关键基因（bud A）的表达。最后,为了确定CRISPR干扰系统的功能,对重组肺炎克雷伯氏菌进行摇瓶和补料分批培养。在摇瓶培养中,这种双功能菌株以20 g/L葡萄糖为碳源产生了2.8 g/L的甘油和0.78g/L的3-HP。在补料分批培养中,这种双功能菌株产生1.77 g/L 3-HP。我们在上述实验中发现,甘油合成基因的异源表达很大程度上抑制了肺炎克雷伯氏菌的生长。为了解决这个问题,我们试图设计正交核糖体系统将外源基因表达和宿主自身的代谢解耦。原则上,这个正交系统有望将核糖体分成两个不同的部分,从而重新分配代谢流:一个负责异源基因的表达,另一个负责维持宿主自身的代谢。上述研究为高效生产3-HP提供了见解。
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