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王晶老师介绍
项目名称
SYPS-062直接利用糖质原料产L-丝氨酸的机理初探
项目类型
（） 个人项目 （√） 团队项目
项目实施时间
起始时间： 2009 年 1 月 完成时间： 2010 年 1 月
申请人或申请团队
姓名
学院
专业、班级
手机
负责人
王晶
医药学院
制药工程0601
15961800219
成 员
赵军
医药学院
制药工程0601
15961856074
指导教师
姓名
许正宏/张晓梅/许泓瑜
年龄
37/39/33
学院
医药学院
专业技术职务
教授/副教授/讲师
手机
13915284477
E-mail
zhenghxu@163.com
主要成果
许正宏，博士，教授，硕士生导师，现为江南大学医药学院副院长。1993年本科毕业于无锡轻工业学院发酵工程系，1996年获山东大学细胞生物学专业硕士学位，2005年在职获江南大学发酵工程博士学位。1999-2000年在日本大阪大学应用生物工学专业进行合作研究。主要从事工业微生物资源开发及应用的研究。在《Appl. Microbiol. Biotechnol.》, 《Bioresource technology》, 《Extremophiles》，《Water Research》,《微生物学报》、《生物工程学报》等期刊上合作发表论文50余篇。申请国家发明专利3项，参编科技书3部。
近5年来，主持完成了包括国家“十五”科技攻关重点项目“发酵法生产L-精氨酸（2004BA713B07-05)”及江苏省“十五”科技攻关项目“L-精氨酸生产工艺及自动控制技术的研究（BE2001041）”，在L-精氨酸的菌种改良、工艺优化、代谢控制发酵技术以及L-精氨酸代谢途径关键酶及其基因克隆等方面进行了较为深入的研究，发表相关科研论文10余篇。目前的主要工作集中在以氨基酸代谢研究为基础，结合微生物生理状态的解析、代谢流量分析以及代谢途径构建等手段实现氨基酸的过量合成。
一、项目简介（研究内容、目的意义、具体目标等）
研究内容：（1）Corynebacterium glutamicum SYPS-062与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）利用糖质原料的发酵比较；
（2）分析Corynebacterium glutamicum SYPS-062胞内的代谢通路并与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）比较；
目的意义：我们创新研究团队是由制药工程系2名兴趣相近的同学组成。经过江南大学2~3年专业理论课与实验课的系统学习与训练，掌握了制药工程学科的专业知识和实验操作。学习过程练就的动手能力与理科学习训练的抽象逻辑思维能力，成为我们创新研究团队的特长。通过专业课的学习以及课外相关学科领域的涉猎，拓展了我们思考问题的深度，力求用新的视角去发现问题并解决问题。
在《现代生物化学》、《微生物学》、《发酵过程原理》等课程的学习过程中，我们对微生物发酵以及发酵条件的优化等相关方向产生了浓厚的兴趣，并且经常和老师探讨一些相关问题，既巩固了学科知识又锻炼我们了的思维，同时拓展了我们的视野。通过学习，我们了解到，氨基酸是生命机体维持生存所必需的重要物质，氨基酸参与人体的代谢及各种生理活动，是一切生命现象的体现者。除此之外，氨基酸在医药、食品、农业、畜牧业等领域均有广泛的应用。氨基酸工业是我国发酵工业的支柱产业之一，其产品有着极为广泛的应用和十分巨大的市场。预计“十一五”期间整个氨基酸产业，特别是药用氨基酸产业将有很大的发展。这也激发了我们对氨基酸生产研究方面的浓厚兴趣。
为此，我们在进一步查阅文献资料以及和老师的沟通后，根据实验室具体情况拟定了“SYPS-062直接利用糖质原料产L-丝氨酸机理初探”项目，SYPS-062是制药实验室研究室从自然界中筛选得到的1株能直接利用糖质原料发酵生产L-丝氨酸的谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)，L-丝氨酸的产量可达到9.5 g/L。而野生型谷氨酸棒杆菌直接利用糖质原料合成L-丝氨酸尚未见国内外文献报道。我们渴望通过对该生产菌L-丝氨酸积累机制进行初步探讨，为今后构建高产L-丝氨酸基因工程菌，实现由糖质原料工业化生产L-丝氨酸奠定基础。
制药工程研究室在利用野生型Corynebacterium glutamicum SYPS-062合成L-丝氨酸方面作了大量工作。以丝氨酸羟甲基转移酶为研究对象，利用PCR技术分别扩增来源于不积累L-丝氨酸的模式菌株Corynebacterium glutamicum ATCC13032及产L-丝氨酸 Corynebacterium glutamicum SYPS-062中的丝氨酸羟甲基转移酶的编码基因glyA，
并对其核苷酸序列、氨基酸序列、蛋白质构型以及酶活力进行了比较分析。为我们创新实验奠定了良好的基础，为我们加倍努力走下去指明了方向。
我们选择制药工程研究室作为创新项目训练实施场所是基于以下考虑：⑴我们团队对微生物发酵的关注与浓厚兴趣及团队的学科背景；⑵制药工程研究室在氨基酸研研究方面有良好的工作基础。发表与本课题相关文章和专利如下：
[1] 张晓娟, 窦文芳, 许泓瑜等. 维生素对谷氨酸棒杆菌SYPS-062直接发酵合成L- 丝氨酸的影响. 中国生物工程杂志, 2007, 27（5）:50-55
究方面有良好的工作基础。发表与本课题相关文章和专利如下：
[2] 张晓娟, 谷氨酸棒杆菌SYPS-062利用糖质原料直接发酵生产L-丝氨酸的研究，江南大学硕士论文，2006
[3] 许正宏, 张晓娟, 许泓瑜等. 一株产L-丝氨酸的菌株及用该菌株生产L-丝氨酸的方法[P].中国专利，专利申请号：200610097730.3
[4] 林琳，张晓梅，许泓瑜等. 积累L-丝氨酸的谷氨酸棒杆菌SYPS-062与模式菌株ATCC13032的丝氨酸羟甲基转移酶的比较分析，生物工程学报（审稿中）
具体目标：通过“SYPS-062直接利用糖质原料产丝氨酸机理初探”的项目训练，达到以下目标⑴初步了解SYPS-062直接利用糖质原料产丝氨酸的机理；⑵学习自主文献调研与选题、设计实验方案、拟定实验计划、实施实验、数据分析处理和撰写总结报告与研究论文；⑶提高自我学习能力、团结协作能力和项目组织实施与管理能力；⑷进一步提高实验动手操作能力，增强实验整体意识，培养严谨的科学态度。
二、研究技术路线及可行性
研究技术路线：
1、Corynebacterium glutamicum SYPS-062与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）利用不同糖质原料的发酵产L-丝氨酸的比较。
2、构建谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum的代谢平衡模型，应用该模型分别计算出SYPS-062 L-丝氨酸快速合成阶段及模式菌株ATCC13032同等时期的代谢通量分布情况。通过代谢通量分析初步阐明L-丝氨酸积累的关键因素。
可行性分析：
制药工程研究室在利用野生型Corynebacterium glutamicum SYPS-062合成L-丝氨酸方面作了大量工作。以丝氨酸羟甲基转移酶为研究对象，利用PCR技术分别扩增来源于不积累L-丝氨酸的模式菌株Corynebacterium glutamicum ATCC13032及产L-丝氨酸 Corynebacterium glutamicum SYPS-062中的丝氨酸羟甲基转移酶的编码基因glyA，并对其核苷酸序列、氨基酸序列、蛋白质构型以及酶活力进行了比较分析。为今后实验打下基础。
三、项目特色与创新性
野生型谷氨酸棒杆菌直接利用糖质原料合成L-丝氨酸尚未见文献报道。Corynebacterium glutamicum SYPS-062与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）代谢通路及关键酶的比较分析研究尚未见于文献报道。
四、项目进度安排
200801~200803文献调研、方案设计；
200804~200808 Corynebacterium glutamicum SYPS-062与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）利用糖质原料的发酵比较；
200809~200811分析Corynebacterium glutamicum SYPS-062胞内的代谢通路并与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）比较；
200811~200901 撰写结题报告，并与研究成果一同提交主管部门。
五、预期成果
项目研究的预期成果包括：⑴确定Corynebacterium glutamicum SYPS-062发酵产L-丝氨酸最佳培养基组成；⑵比较Corynebacterium glutamicum SYPS-062与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）胞内的代谢通路的差异。
项目结题时，创新团队将以第一作者身份，在国内核心期刊（CSCD）上发表相关研究论文1～2篇，申请专利1项。
六、经费预算
序号
支出科目
金额（单位：元）
1
试剂费药品费：
8000
2
材料费
3000
3
测试费
5000
4
论文检索与发表费专利申请费
4000
合计
20000
七、导师推荐意见
该研究团队由医药学院制药工程专业2名学生自愿组成。学生学习成绩优良，求知欲强，渴望在微生物制药科学领域进行探索。参与创新研究的2名同学对科学研究有着浓厚的兴趣，对科学问题有独到的见解，有娴熟的实验技巧和扎实的专业背景知识。如能获得“国家大学生创新性实验计划”项目立项，可确保按质按量的达到预期训练目标，同时完成预期的研究成果。
签名：许正宏
年 月 日
八、学院推荐意见
同意推荐
学院负责人签名：李秋萍 学院盖章：
SYPS-062直接利用糖质原料产L-丝氨酸的机理初探
项目类型
（） 个人项目 （√） 团队项目
项目实施时间
起始时间： 2009 年 1 月 完成时间： 2010 年 1 月
申请人或申请团队
姓名
学院
专业、班级
手机
负责人
王晶
医药学院
制药工程0601
15961800219
成 员
赵军
医药学院
制药工程0601
15961856074
指导教师
姓名
许正宏/张晓梅/许泓瑜
年龄
37/39/33
学院
医药学院
专业技术职务
教授/副教授/讲师
手机
13915284477
zhenghxu@163.com
主要成果
许正宏，博士，教授，硕士生导师，现为江南大学医药学院副院长。1993年本科毕业于无锡轻工业学院发酵工程系，1996年获山东大学细胞生物学专业硕士学位，2005年在职获江南大学发酵工程博士学位。1999-2000年在日本大阪大学应用生物工学专业进行合作研究。主要从事工业微生物资源开发及应用的研究。在《Appl. Microbiol. Biotechnol.》, 《Bioresource technology》, 《Extremophiles》，《Water Research》,《微生物学报》、《生物工程学报》等期刊上合作发表论文50余篇。申请国家发明专利3项，参编科技书3部。
近5年来，主持完成了包括国家“十五”科技攻关重点项目“发酵法生产L-精氨酸（2004BA713B07-05)”及江苏省“十五”科技攻关项目“L-精氨酸生产工艺及自动控制技术的研究（BE2001041）”，在L-精氨酸的菌种改良、工艺优化、代谢控制发酵技术以及L-精氨酸代谢途径关键酶及其基因克隆等方面进行了较为深入的研究，发表相关科研论文10余篇。目前的主要工作集中在以氨基酸代谢研究为基础，结合微生物生理状态的解析、代谢流量分析以及代谢途径构建等手段实现氨基酸的过量合成。
一、项目简介（研究内容、目的意义、具体目标等）
研究内容：（1）Corynebacterium glutamicum SYPS-062与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）利用糖质原料的发酵比较；
（2）分析Corynebacterium glutamicum SYPS-062胞内的代谢通路并与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）比较；
目的意义：我们创新研究团队是由制药工程系2名兴趣相近的同学组成。经过江南大学2~3年专业理论课与实验课的系统学习与训练，掌握了制药工程学科的专业知识和实验操作。学习过程练就的动手能力与理科学习训练的抽象逻辑思维能力，成为我们创新研究团队的特长。通过专业课的学习以及课外相关学科领域的涉猎，拓展了我们思考问题的深度，力求用新的视角去发现问题并解决问题。
在《现代生物化学》、《微生物学》、《发酵过程原理》等课程的学习过程中，我们对微生物发酵以及发酵条件的优化等相关方向产生了浓厚的兴趣，并且经常和老师探讨一些相关问题，既巩固了学科知识又锻炼我们了的思维，同时拓展了我们的视野。通过学习，我们了解到，氨基酸是生命机体维持生存所必需的重要物质，氨基酸参与人体的代谢及各种生理活动，是一切生命现象的体现者。除此之外，氨基酸在医药、食品、农业、畜牧业等领域均有广泛的应用。氨基酸工业是我国发酵工业的支柱产业之一，其产品有着极为广泛的应用和十分巨大的市场。预计“十一五”期间整个氨基酸产业，特别是药用氨基酸产业将有很大的发展。这也激发了我们对氨基酸生产研究方面的浓厚兴趣。
为此，我们在进一步查阅文献资料以及和老师的沟通后，根据实验室具体情况拟定了“SYPS-062直接利用糖质原料产L-丝氨酸机理初探”项目，SYPS-062是制药实验室研究室从自然界中筛选得到的1株能直接利用糖质原料发酵生产L-丝氨酸的谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)，L-丝氨酸的产量可达到9.5 g/L。而野生型谷氨酸棒杆菌直接利用糖质原料合成L-丝氨酸尚未见国内外文献报道。我们渴望通过对该生产菌L-丝氨酸积累机制进行初步探讨，为今后构建高产L-丝氨酸基因工程菌，实现由糖质原料工业化生产L-丝氨酸奠定基础。
制药工程研究室在利用野生型Corynebacterium glutamicum SYPS-062合成L-丝氨酸方面作了大量工作。以丝氨酸羟甲基转移酶为研究对象，利用PCR技术分别扩增来源于不积累L-丝氨酸的模式菌株Corynebacterium glutamicum ATCC13032及产L-丝氨酸 Corynebacterium glutamicum SYPS-062中的丝氨酸羟甲基转移酶的编码基因glyA，
并对其核苷酸序列、氨基酸序列、蛋白质构型以及酶活力进行了比较分析。为我们创新实验奠定了良好的基础，为我们加倍努力走下去指明了方向。
我们选择制药工程研究室作为创新项目训练实施场所是基于以下考虑：⑴我们团队对微生物发酵的关注与浓厚兴趣及团队的学科背景；⑵制药工程研究室在氨基酸研研究方面有良好的工作基础。发表与本课题相关文章和专利如下：
[1] 张晓娟, 窦文芳, 许泓瑜等. 维生素对谷氨酸棒杆菌SYPS-062直接发酵合成L- 丝氨酸的影响. 中国生物工程杂志, 2007, 27（5）:50-55
究方面有良好的工作基础。发表与本课题相关文章和专利如下：
[2] 张晓娟, 谷氨酸棒杆菌SYPS-062利用糖质原料直接发酵生产L-丝氨酸的研究，江南大学硕士论文，2006
[3] 许正宏, 张晓娟, 许泓瑜等. 一株产L-丝氨酸的菌株及用该菌株生产L-丝氨酸的方法[P].中国专利，专利申请号：200610097730.3
[4] 林琳，张晓梅，许泓瑜等. 积累L-丝氨酸的谷氨酸棒杆菌SYPS-062与模式菌株ATCC13032的丝氨酸羟甲基转移酶的比较分析，生物工程学报（审稿中）
具体目标：通过“SYPS-062直接利用糖质原料产丝氨酸机理初探”的项目训练，达到以下目标⑴初步了解SYPS-062直接利用糖质原料产丝氨酸的机理；⑵学习自主文献调研与选题、设计实验方案、拟定实验计划、实施实验、数据分析处理和撰写总结报告与研究论文；⑶提高自我学习能力、团结协作能力和项目组织实施与管理能力；⑷进一步提高实验动手操作能力，增强实验整体意识，培养严谨的科学态度。
二、研究技术路线及可行性
研究技术路线：
1、Corynebacterium glutamicum SYPS-062与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）利用不同糖质原料的发酵产L-丝氨酸的比较。
2、构建谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum的代谢平衡模型，应用该模型分别计算出SYPS-062 L-丝氨酸快速合成阶段及模式菌株ATCC13032同等时期的代谢通量分布情况。通过代谢通量分析初步阐明L-丝氨酸积累的关键因素。
可行性分析：
制药工程研究室在利用野生型Corynebacterium glutamicum SYPS-062合成L-丝氨酸方面作了大量工作。以丝氨酸羟甲基转移酶为研究对象，利用PCR技术分别扩增来源于不积累L-丝氨酸的模式菌株Corynebacterium glutamicum ATCC13032及产L-丝氨酸 Corynebacterium glutamicum SYPS-062中的丝氨酸羟甲基转移酶的编码基因glyA，并对其核苷酸序列、氨基酸序列、蛋白质构型以及酶活力进行了比较分析。为今后实验打下基础。
三、项目特色与创新性
野生型谷氨酸棒杆菌直接利用糖质原料合成L-丝氨酸尚未见文献报道。Corynebacterium glutamicum SYPS-062与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）代谢通路及关键酶的比较分析研究尚未见于文献报道。
四、项目进度安排
200801~200803文献调研、方案设计；
200804~200808 Corynebacterium glutamicum SYPS-062与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）利用糖质原料的发酵比较；
200809~200811分析Corynebacterium glutamicum SYPS-062胞内的代谢通路并与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）比较；
200811~200901 撰写结题报告，并与研究成果一同提交主管部门。
五、预期成果
项目研究的预期成果包括：⑴确定Corynebacterium glutamicum SYPS-062发酵产L-丝氨酸最佳培养基组成；⑵比较Corynebacterium glutamicum SYPS-062与野生型谷氨酸棒杆菌（WT）胞内的代谢通路的差异。
项目结题时，创新团队将以第一作者身份，在国内核心期刊（CSCD）上发表相关研究论文1～2篇，申请专利1项。
六、经费预算
序号
支出科目
金额（单位：元）
1
试剂费药品费：
8000
2
材料费
3000
3
测试费
5000
4
论文检索与发表费专利申请费
4000
合计
20000
七、导师推荐意见
该研究团队由医药学院制药工程专业2名学生自愿组成。学生学习成绩优良，求知欲强，渴望在微生物制药科学领域进行探索。参与创新研究的2名同学对科学研究有着浓厚的兴趣，对科学问题有独到的见解，有娴熟的实验技巧和扎实的专业背景知识。如能获得“国家大学生创新性实验计划”项目立项，可确保按质按量的达到预期训练目标，同时完成预期的研究成果。
签名：许正宏
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