华东理工大学精品课程：《发酵原理》第五讲 代谢设计育种

代谢设计育种

代谢设计育种

代谢设计育种 代谢设计育种的策划 2育种方案的实施 2021/221 张星元:发酵原理(讲座)

2021/2/21 张星元：发酵原理（讲座） 2 1 代谢设计育种的策划 2 育种方案的实施 代谢设计育种

1.代谢设计育种的策划 11目的产物代谢途径的组合 (五段式) 12中心代谢流上节点的分析 1.3理想载流途径的推定 14五字策略的应用 2021/221 张星元:发酵原理(讲座)

2021/2/21 张星元：发酵原理（讲座） 3 1. 代谢设计育种的策划 1.1 目的产物代谢途径的组合 （五段式） 1.2 中心代谢流上节点的分析 1.3 理想载流途径的推定 1.4 五字策略的应用

11目的产物代谢途径的组合 (五段式) N 4|5 目的产物合成代谢的“五段式” 2021/221 张星元:发酵原理(讲座)

2021/2/21 张星元：发酵原理（讲座） 4 1.1 目的产物代谢途径的组合 （五段式） 目的产物合成代谢的“五段式

=12中心代谢流上节点的分析 代谢网络上的交叉点(代谢中 间化合物)叫做代谢网络的节点。 节点有刚性和挠性之分。挠性节点 处的流量分配容易发生改变,任何 分支可以得到100%的流量。刚性 或弱刚性节点的流量分配比例不容 易发生改变。 2021/221 张星元:发酵原理(讲座) 5

2021/2/21 张星元：发酵原理（讲座） 5 1.2 中心代谢流上节点的分析 代谢网络上的交叉点（代谢中 间化合物）叫做代谢网络的节点。 节点有刚性和挠性之分。挠性节点 处的流量分配容易发生改变，任何 分支可以得到 100% 的流量。刚性 或弱刚性节点的流量分配比例不容 易发生改变

S S 2 P24 PII P2 PlA 优 P2 PI 2 强刚性节点 弱刚性节点 2021/221 张星元:发酵原理(讲座)

2021/2/21 张星元：发酵原理（讲座） 6 S S P1 P2 P1 P2 P1 I P1 I P2 I P2 I P2 A P1 A 强刚性节点 弱刚性节点 优

尽管代谢网络包含了大量的节点, 但通常只有几个节点直接影响产物的转 化率,称为主要节点。对赖氨酸生产来 说,有五个分支点处流量的分配率受到 培养条件较大的影响,它们是G-6-P F-6-P、PEP、PYR及OAA。在这些分 支点中,只有G-6-P和PEP/PYR,被 认为是有用的主要节点。通过扰动节点 处代谢流量的方法可以做出判断。 2021/221 张星元:发酵原理(讲座) 7

2021/2/21 张星元：发酵原理（讲座） 7 尽管代谢网络包含了大量的节点， 但通常只有几个节点直接影响产物的转 化率，称为主要节点。对赖氨酸生产来 说，有五个分支点处流量的分配率受到 培养条件较大的影响，它们是G-6-P、 F-6-P、PEP、PYR 及OAA。 在这些分 支点中，只有G-6-P 和 PEP / PYR， 被 认为是有用的主要节点。通过扰动节点 处代谢流量的方法可以做出判断

Glc-+ G6P GA6P 挠性节点 F6P 一刚性节点 PEP OAA PYRI PYREXT AccoA 赖氨酸生物合成的网络结构推测试验 2021/221 张星元:发酵原理(讲座)

2021/2/21 张星元：发酵原理（讲座） 8 PEP OAA PYR G6P 挠性节点 刚性节点 Lys 赖氨酸生物合成的网络结构推测试验 AcCoA PYREXT F6P Glc GA6P

网络刚性是自然选择的结果,是 细胞经济体系的保障作用的体现。刚 性节点是由反馈调节和交叉激活等代 谢自动调节机制来支持的,解除调节 可望改变节点的性质。然而,代谢自 动调节机制不但包括反馈调节和交叉 激活。刚性节点的支持背景尚未弄清 的时候,只好绕过该刚性节点,先解 决其它节点的问题。 2021/221 张星元:发酵原理(讲座) 9

2021/2/21 张星元：发酵原理（讲座） 9 网络刚性是自然选择的结果，是 细胞经济体系的保障作用的体现。刚 性节点是由反馈调节和交叉激活等代 谢自动调节机制来支持的，解除调节 可望改变节点的性质。然而，代谢自 动调节机制不但包括反馈调节和交叉 激活。刚性节点的支持背景尚未弄清 的时候，只好绕过该刚性节点，先解 决其它节点的问题

1.3理想载流途径的推定 根据文献和实验推测。实验包 括离线推定和在线推定 2021/221 张星元:发酵原理(讲座) 10

2021/2/21 张星元：发酵原理（讲座） 10 根据文献和实验推测。实验包 括离线推定和在线推定。 1.3 理想载流途径的推定