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Biotechnology Bulletin
2022,38
(2)
173-183
基于Methylovorus sp.J1-1基因组尺度代谢网络优化吡咯喹啉醌合成
作 者：
寇航;王艳梅;李彤;薄明井;张惟材;熊向华;黎明
单 位：
工业发酵微生物教育部重点实验室 天津科技大学生物工程学院;军事科学院军事医学研究院生物工程研究所
关键词：
Methylovorus sp.J1-1;基因组尺度代谢网络模型;吡咯喹啉醌;氨基酸;靶基因预测
摘 要：
通过构建Methylovorus sp.J1-1基因组尺度代谢网络模型(genome scale of metabolic network model,GSMM),发掘能够提升吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone,PQQ)产量的发酵策略和相关靶基因.基于其注释的基因组和生化信息,构建J1-1的GSMM.再通过COBRApy预测可能使PQQ产量提高的氨基酸和潜在的靶基因并进行验证.构建了Methylovorus sp.J1-1的GSMM模型iKH584,共有584个基因,779个生化反应,121个交换反应与765个代谢产物,且可以用于后续模拟.根据iKH584模拟,外源添加谷氨酸、谷氨酰胺和脯氨酸、过表达glyA与hps1以及敲除hps2基因,均具有促进PQQ合成效果.结果表明:添加谷氨酸与脯氨酸时,PQQ的产量分别提高了10.4%与22.9%;过表达基因glyA与hps1,PQQ产量分别提高20.6%与14.6%;敲除基因hps2,PQQ产量最高可达140.84 mg/L,提高了8.0%,这与模拟结果基本一致,表明构建的模型基本正确.最后,在5 L发酵罐进行J1-1△hps2的分批补料发酵,PQQ的产量为812.64 mg/L,比亲本菌株提高了11.1%.建立的模型可以用来指导J1-1的发酵和菌株改造,提高PQQ产量.
译 名：
Fermentation Optimization for PQQ Synthesis Based on the Genome-scale Metabolic Model of Methylovorus sp. J1-1
