代谢改造大肠杆菌C4途径高效合成5-氨基乙酰丙酸开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述1.1研究背景5‐氨基乙酰丙酸（5‐ala）是普遍存在于大多数生物体内的一种非蛋白质原性氨基酸，是生物合成必需的四吡咯和卟啉类色素化合物（如亚铁血红素）的代谢中间体[1]。

实际上，5‐ala在许多领域都有广泛的应用，医学上，作为光动力学药物，在诊断和治疗癌症方面效果显著，在霉菌病和风湿性关节炎等疾病治疗中的作用逐步被认可；农业上，5-ala促进光合作用和组织分化，能够选择性杀死双子叶植物的杂草而对农作物无害，增强植物的抗寒性和耐盐性；以及食品保鲜，对美容和护肤也有一定功效，是极具开发价值的高附加值生物基化学品[2]。

传统的5-ala化学合成法成本高、收率低、价格昂贵且造成严重的环境污染问题。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

尽管目前5-ala的生物合成研究已经得到普遍关注，但是目前c4途径合成5-ala的研究，仍然存在以下问题：c4途径中5-ala的合成前体之一是琥珀酰辅酶a，是tca循环中间代谢产物，好氧条件下野生型大肠杆菌一般不会积累；由琥珀酸生产琥珀酰辅酶a需要琥珀酰辅酶a合酶的参与，且消耗一分子的atp，此步骤是否为限速步骤，需要进一步验证；琥珀酸和甘氨酸作为5-ala合成的两种前体，价格较为昂贵，增加了5-ala工业化生产的成本。

本课题选用模式微生物-大肠杆菌作为底盘菌株。

大肠杆菌中c4合成途径关键酶筛选：从酿酒酵母、毕赤酵母、解脂椰氏酵母、假丝光滑酵母以及海洋红杆菌中筛选最佳表达基因。