摘要
在微生物细胞工厂中改造合成代谢途径，提高目标化合物的合成水平，是实现工业、医药产品廉价生物制造的最有发展前景的手段。萜类化合物是一类以异戊二烯为结构单元的化合物，具有广泛的应用价值。其中番茄红素具有很强的抗氧化活性，能够应用于化妆品、食品、保健品等众多领域。 番茄红素及其它萜类化合物的异源合成，需要通过MVA途径或MEP途径合成异戊烯焦磷酸(Isopentenyl diphosphate，IPP)和二甲基烯丙基焦磷酸(Dimethylallyl diphosphate，DMAPP)两种前体物质，再将IPP和DMAPP转化为目标产物。在大肠杆菌中异源合成番茄红素需要引入由IPP&DMAPP合成目标产物的异源合成模块，但由于缺乏系统研究，导致番茄红素等目标产物合成水平受限，同时也妨碍了上游MVA途径和MEP途径的改造和优化。 本研究在大肠杆菌中构建了番茄红素的异源合成模块。通过基因替换、表达水平调控等多种手段对番茄红素的合成途径和模块进行系统性优化。一方面为萜类合成途径的改造提供快速高效的检测平台，另一方面也为获得高产番茄红素的工程菌株提供一定的研究基础。本研究首先通过引入异源基因在大肠杆菌中构建了类胡萝卜素的合成途径，其次对多种来源的类胡萝卜素合成基因crtEBI优化比较，构建了一系列不同强度的可用于萜类合成途径改造检测的报告质粒。最后，利用新开发的oligo介导的DNA组装方法，对各基因的核糖体结合位点（RBS）序列，基因组装顺序，基因来源等多个方面进行系统的优化，最终实现番茄红素合成途径的通量平衡，得到高产番茄红素的工程菌株。
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