蛋白质组学和代谢组学在微生物代谢工程中的应用

doi:10.3724/SP.J.1123.2019.04026

色谱 ›› 2019, Vol. 37 ›› Issue (8): 798-805.DOI: 10.3724/SP.J.1123.2019.04026

蛋白质组学和代谢组学在微生物代谢工程中的应用

禹伟, 高教琪, 周雍进

中国科学院大连化学物理研究所, 中国科学院分离分析化学重点实验室, 辽宁大连 116023

收稿日期:2019-04-15 出版日期:2019-08-08 发布日期:2015-07-30
通讯作者: 周雍进
基金资助:
国家自然科学基金面上项目（21877111，21808216）；中国科学院大连化学物理研究所DMTO创新基金（DICPDMTO201701）.

Application of proteomics and metabolomics in microbial metabolic engineering

YU Wei, GAO Jiaoqi, ZHOU Yongjin

CAS Key Laboratory of Separation Sciences for Analytical Chemistry, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023, China

Received:2019-04-15 Online:2019-08-08 Published:2015-07-30
Supported by:
National Natural Science Foundation of China (Nos. 21877111, 21808216); DMTO Research Grant from Dalian Institute of Chemicals Physics, CAS (No. DICP DMTO201701).

摘要/Abstract

摘要： 构建微生物细胞工厂是化学品、生物能源以及药物分子可持续生产的可行性策略。然而，微生物的代谢复杂、调控严谨，制约着目标产物高效合成。蛋白质组学和代谢组学可以从系统生物学角度分析酶和代谢物组分，从而理解复杂的生物系统，为微生物代谢工程改造提供重要线索。该文介绍了蛋白质组学和代谢组学在微生物代谢工程中的应用，包括基因组尺度代谢模型构建、菌株生物合成优化、指导菌株耐受性改造、限速步骤预测、植物次级代谢途径挖掘，从而为微生物合成天然产物提供新的基因或途径。在此基础上，该文还展望了生物大数据未来的发展方向。

关键词: 代谢组学, 蛋白质组学, 基因组尺度代谢模型, 微生物代谢工程, 植物次级代谢, 综述

Abstract: Construction of microbial cell factories is a feasible strategy for the sustainable production of chemicals, biofuels, and pharmaceutical molecules. However, the complex metabolism and rigid regulation of microbes hinders the efficient synthesis of the products of interest. Proteomics and metabolomics analyze enzymes and metabolites in terms of systems biology, thus unraveling complex biological systems and providing significant clues for microbial metabolic engineering. Here, the applications of proteomics and metabolomics in microbial metabolic engineering were reviewed, including the construction of genome-scale metabolic models, optimization of microbial product synthesis, guidance of microbial stress tolerance engineering, and prediction of rate-limiting steps. In addition, proteomics and metabolomics could be employed to explore secondary metabolic pathways in plants, to reveal novel genes or pathways for microbial synthesis of natural products. Finally, the development of bio-big data was discussed.

Key words: genome-scale metabolic model, metabolomics, microbial metabolic engineering, plant secondary metabolism, proteomics, review

中图分类号:

O658

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Application of proteomics and metabolomics in microbial metabolic engineering

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