1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
本课题的意义:
2015年中国居民营养与慢性病状况报告显示,我国超重率、肥胖率大幅增加,导致高血压患病、心脑血管疾病、糖尿病等慢性疾病的发病率也不断上升。引发肥胖的重要原因之一是人体饮食中摄入的脂肪过多,而普通食用油是以长链脂肪酸(链长大于12碳)为主要组成部分,在人体内易被再次合成为中性脂肪;与长链脂肪酸相比,中链脂肪酸(链长为6-12碳)具有独特的消化吸收快、能量释放快、不以脂肪形式贮存等特性,不会造成人体肥胖的优点。
然而目前中链脂肪酸的来源主要是椰子油和棕榈仁油,均是热带树木产物,难以广泛栽培,并且中链脂肪酸的含量较少。另外植物提取法在原料来源和产量上受季节性因素影响较大,而且存在多种结构类似物,高纯度产品的提取成本较高,这些都严重限制了中链脂肪酸的广泛应用。与低效、高成本的植物提取法相比,微生物法生产因其具有的绿色、高效、低成本、可连续化生产等优势而受到研究者们的广泛关注。目前还没有利用野生型菌株进行微生物发酵来进行中链脂肪酸的生产,随着分子生物学技术的发展,通过代谢工程手段对微生物细胞进行定向调控,发酵生产获得优质的中链脂肪酸,具有十分重要的研究价值[3]。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标:利用现代生物技术运用β-氧化循环反向应用途径,通过构建乙酰辅酶a前体途径,高效的表达乙酰辅酶a合成酶,生产乙酰辅酶a,在提高胞内乙酰辅酶a含量的同时降低有毒副产物乙酸的积累,不影响菌体生长,从而提高中链脂肪酸的产量。
内容:利用现代生物技术运用β-氧化循环反向应用途径,在敲除大肠杆菌基因组上的5个基因序列之后,通过构建乙酰辅酶a前体途径,分别验证前体物质乙酰辅酶a的合成途径控制基因:gapa、pgk、acef、acs、acee对提高前体物质乙酰辅酶a 产量的影响,并将其导入工程菌,提高中链脂肪酸的产量。
拟解决的关键问题:
3. 研究的方法与方案
研究方法:
将前体物质乙酰辅酶a合成途径控制基因gapa、pgk、acef、acs、acee分别从基因组调出,克隆到t载体上,测序成功后再亚克隆到pet duet-1表达载体上(图1)。将克隆成功的表达载体倒入受体大肠杆菌,再次发酵,萃取样品中的脂肪酸,找到关键控制基因,让其过量表达,优化合成途径。
4. 研究创新点
1.目前,国内对于长链脂肪酸的研究很多,但对于中链脂肪酸的研究和报道都相当少,所以选取中链脂肪酸的合成途径优化比较具有特色。
2.对于中链脂肪酸的合成途径优化,我们所采用的是基因定量的方法探究实验途径中的关键步骤和关键基因,优化脂肪酸合成途径,具有一定的创新。
5. 研究计划与进展
2016年12月01日-12月14日 论文选题,资料收集、整理、总结分析
2016年12月15日-12月30日 实验的设计
2017年01月01日-03月31日 实验的实施进行
