微生物同步利用葡萄糖和木糖代谢工程概述

李燕军，赵　岩，黄龙辉，李　娟，谢希贤，陈　宁

doi:10.16774/j.cnki.issn.1674-2214.2017.01.012

发酵科技通讯 >

2017 , Vol. 46 >Issue 1: 54 - 59

DOI: https://doi.org/10.16774/j.cnki.issn.1674-2214.2017.01.012

综述

微生物同步利用葡萄糖和木糖代谢工程概述

展开

１．代谢控制发酵技术国家地方联合工程实验室，天津３００４５７；２．天津市氨基酸高效绿色制造工程实验室，天津３００４５７；
３．天津科技大学生物工程学院，天津３００４５７

李燕军（１９８３—），男，山西吕梁人，讲师，博士，研究方向为谷氨酸棒杆菌代谢工程，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｉｌｉ＠ｔｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．

基金资助

国家自然科学基金青年科学基金资助项目（３１５０００２６）；中国博士后科学基金资助项目（２０１６Ｍ６０１２６９）

收起

Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　ｏｆ　ｍｅｔａｂｏｌｉｃ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｎ　ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｌｕｃｏｓｅ　ａｎｄ　ｘｙｌｏｓｅ　ｂｙ　ｍｉｃｒｏｂｅｓ

Expand

１．Ｎａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　Ｌｏｃａｌ　Ｕｎｉｔｅｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｌａｂ　ｏｆ　Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４５７，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｌａｂ　ｏｆ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　Ｇｒｅｅｎ　Ａｍｉｎｏ　Ａｃｉｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４５７，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４５７，Ｃｈｉｎａ

Fold

摘要

现阶段，随着资源枯竭和环境污染问题的日益突出，利用农业废弃物等木质纤维素原料发酵
生产生物产品、生物能源和生物材料已经成为学术界和社会的共识．微生物同步利用葡萄糖和木糖
是木质纤维素生物炼制的重要内容，同时也有利于提高芳香族氨基酸等产品的发酵性能．然而，由
于碳分解代谢物阻遏（葡萄糖效应）的存在，大多数微生物并不具备这种特性，迫切需要采用代谢工
程手段构建高效同步利用葡萄糖和木糖的菌株．首先对微生物同步利用葡萄糖和木糖的意义进行
了说明，然后阐述了氨基酸和核苷生产菌大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和谷氨酸棒杆菌葡萄糖效应的分
子机制和破除策略，同时介绍了一些能够同步代谢葡萄糖和木糖的工程菌株的实际应用．

关键词： 木糖; 氨基酸; 大肠杆菌; 枯草芽孢杆菌; 谷氨酸棒杆菌; 碳分解代谢物阻遏

本文引用格式

李燕军，赵　岩，黄龙辉，李　娟，谢希贤，陈　宁 . 微生物同步利用葡萄糖和木糖代谢工程概述[J]. 发酵科技通讯, 2017 , 46(1) : 54 -59 . DOI: 10.16774/j.cnki.issn.1674-2214.2017.01.012

Abstract

Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｅｘｈａｕｓｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｂｅｃｏｍｅ
ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｓｅｒｉｏｕｓ，ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｉｏｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｂｉｏｆｕｌｅｓ　ａｎｄ　ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｆｒｏｍ
ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ｗａｓｔｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ　ｆｅｅｄｓｔｏｃｋｓ　ｈａｓ　ａｔｔｒａｃｔｅｄ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｄｅａｌ　ｏｆ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｔｈｅ
ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｃｏ－ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｌｕｃｏｓｅ　ａｎｄ　ｘｙｌｏｓｅ　ｉｓ　ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　ｉｎ　ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ　ｂｉｏｒｅｆｉｎｅｒｙ，ａｎｄ
ｍｅａｎｗｈｉｌｅ　ｉｓ　ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ　ｉｎ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｆｏｒ　ａｒｏｍａｔｉｃ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄｓ．
Ｎｅｖｅｒｔｈｅｌｅｓｓ，ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ｃａｔａｂｏｌｉｔｅ　ｒｅｐｒｅｓｓｉｏｎ（ｇｌｕｃｏｓｅ　ｅｆｆｅｃｔ），ｍｏｓｔ
ｍｉｃｒｏｂｅｓ　ｄｏｎｔ　ｈａｖｅ　ｔｈｉｓ　ａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ　ｉｓ　ｕｒｇｅｎｔ　ｔｏ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ｓｔｒａｉｎｓ　ｔｈａｔ　ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ
ｕｓｅ　ｇｌｕｃｏｓｅ　ａｎｄ　ｘｙｌｏｓｅ　ｂｙ　ｍｅｔａｂｏｌｉｃ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ，ｔｈｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｏｆ
ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｌｕｃｏｓｅ　ａｎｄ　ｘｙｌｏｓｅ　ｂｙ　ｍｉｃｒｏｂｅｓ　ｗａｓ　ｓｔａｔｅｄ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ
ｏｆ　ｇｌｕｃｏｓｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｂｒｅａｋ－ｄｏｗｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄｓ　ａｎｄ　ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｓｔｒａｉｎｓ
ｓｕｃｈ　ａｓ　Ｅｓｈｅｒｉｃｈａｉ　ｃｏｌｉ，Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｓｕｂｔｉｌｉｓ，ａｎｄ　Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍｗｅｒｅ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ．Ｉｎ
ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｇｌｕｃｏｓｅ　ａｎｄ　ｘｙｌｏｓｅ　ｃｏ－ｍｅｔａｂｏｌｉｚｉｎｇ　ｓｔｒａｉｎｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．

Key words： ｘｙｌｏｓｅ; ａｍｉｎｏ　ａｃｉｄ; Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ　ｃｏｌｉ; Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｓｕｂｔｉｌｉｓ; Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍ;
ｃａｒｂｏｎ　ｃａｔａｂｏｌｉｔｅ　ｒｅｐｒｅｓｓｉｏｎ

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