微生物合成磷脂酰丝氨酸的代谢通路优化与基因编辑策略

微生物合成磷脂酰丝氨酸（PS）的代谢通路优化与基因编辑策略是提高其产量和质量的重要手段，以下是相关介绍：

微生物合成磷脂酰丝氨酸的代谢通路

真核微生物：在酵母中，磷脂酰丝氨酸通过CDP-二酰甘油与丝氨酸反应生成，这一过程由其合成酶催化。

原核微生物：大肠杆菌等原核生物合成磷脂酰丝氨酸的途径与酵母类似，也是以CDP-二酰甘油和丝氨酸为底物，在磷脂酰丝氨酸合成酶的作用下合成，此外，还可以通过磷脂酶D（PLD）介导的磷脂酰胆碱（PC）与 L-丝氨酸的转磷脂酰化反应合成磷脂酰丝氨酸。

代谢通路优化策略

增加前体物质供应：在谷氨酸棒杆菌中，敲除L-丝氨酸代谢为丙酮酸途径中的丝氨酸脱氨酶编码基因sdaA，可使总磷脂中磷脂酰丝氨酸含量提高。同时，过表达3-磷酸甘油酸脱氢酶基因 serAΔ591、磷酸丝氨酸转氨酶基因serC、磷酸丝氨酸磷酸酶基因serB和CDP-甘油二酯合成酶基因cdsA，也能显著提高磷脂酰丝氨酸含量。

优化关键酶基因：通过蛋白质工程改造磷脂酶D（PLD），可以提高其转磷脂酰活性，降低水解活性。如对来源于链霉菌的PLD进行改造，获得的四突变体SkPLDY405A/Q407G/D370P/K478P，其磷脂酰丝氨酸产量比野生型提高了59.6%。

阻断竞争代谢途径：敲除大肠杆菌中的sdaA、sdaB和pgpB基因，阻断L-丝氨酸和磷酸乙醇酸的部分分解代谢途径，可使磷脂酰丝氨酸在菌体总磷脂中的含量提高一倍多。

基因编辑策略

基因敲除：利用Red同源重组技术等基因编辑手段，敲除微生物中与磷脂酰丝氨酸合成竞争的代谢途径相关基因，如敲除谷氨酸棒杆菌中的sdaA基因，也可以敲除影响其产量的负调控基因，解除对它合成的抑制。

基因过表达：将磷脂酰丝氨酸合成途径中的关键酶基因进行过表达，如在谷氨酸棒杆菌中过表达serAΔ591、serC、serB、cdsA等基因，可增加它的合成，还可以引入外源的磷脂酰丝氨酸合成酶基因，如在谷氨酸棒杆菌中引入大肠杆菌K12的磷脂酰丝氨酸合成酶基因pssA，提高它的产量。

基因整合：通过转座子插入技术等，将PLD的高表达模块成功插入地衣芽孢杆菌中，筛选得到的重组菌株传代稳定，可高效表达PLD。

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