通过自诱导体系在工程菌中合成山奈酚的研究  

Study on the biosynthesis of kaempferol in engineered Escherichia coli cultured in auto-induction medium

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作  者:陈磊 张智萍 廖凯 张新跃 CHEN Lei;ZHANG Zhiping;LIAO Kai;ZHANG Xinyue(College of Bioscience and Biotechnology,Yangzhou University,Yangzhou 225009,China)

机构地区:[1]扬州大学生物科学与技术学院,江苏扬州225009

出  处:《扬州大学学报(农业与生命科学版)》2024年第5期123-130,共8页Journal of Yangzhou University:Agricultural and Life Science Edition

基  金:国家自然科学基金资助项目(81802765);江苏省自然科学基金资助项目(BK20160478);江苏省研究生科研创新计划项目(KYCX21_3206)。

摘  要:山奈酚(kaempferol,KMF)是一种广泛存在于植物中的次生代谢产物,具有多种生物和药理活性,主要由植物组织的传统有机溶剂提取和工程菌发酵获得,因其高成本和繁琐的生产过程而限制其在工业生产中的应用。为获得一种操作性更强、更经济的山奈酚大规模生产方法,建立了一套利用自诱导培养基合成黄酮类化合物的生物系统,以柚皮素为底物,利用转入了拟南芥来源的黄烷酮3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)和黄酮醇合酶1(flavonol synthase 1,FLS1)基因的大肠埃希菌合成山奈酚。结果表明:优化自诱导培养基和生物转化条件后,山奈酚产量提高2.17倍,达(212.46±3.22)mg·L^(-1),底物转化率由(66.15±1.16)%提高到(85.87±0.49)%。这一研究不仅可开发一种操作简便、得率高、成本低的山奈酚制备方法,还可为其他次生代谢产物的生产提供一条重要思路。Kaempferol,a secondary metabolite widely found in plants with multiple biological and pharmacological activities,is mainly obtained from the traditional organic solvent extraction of plant tissues and the fermentation of engineered bacteria.However,the high-cost and tedious production process limits the application in the industrial production.To develop an economical and simple strategy for large-scale production of kaempferol,we established a synthetic biosystem with an auto-induction medium to synthesize kaempferol using naringenin as the substrate in Escherichia coli genetically engineered with flavanone 3-hydroxylase(F3H)and flavonol synthase 1(FLS1)from Arabidopsis thaliana.The results showed that after optimization of the auto-induction medium and bioconversion conditions,the yield of kaempferol increased by 2.17 folds and reached up to(212.46±3.22)mg·L^(-1)and the substrate conversion rate increased from(66.15±1.16)%to(85.87±0.49)%.This user-friendly,high-yield and low-cost biosystem paves an efficient way to produce kaempferol economically and provides an insight for the production of other secondary metabolites.

关 键 词:山奈酚 黄烷酮3-羟化酶 黄酮醇合酶 自诱导培养基 合成生物系统 

分 类 号:S188[农业科学—农业基础科学] Q815[生物学—生物工程]

 

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