Соглашение  о предоставлении субсидии
14.626.21.0003
от 17.11.2014
 
№ госрегистрации  - 114122540048

 

Соглашение о субсидии № 14.626.21.0003 от 17.11.2014 г.

Тема: «Создание на основе полногеномного анализа и метаболической инженерии промышленных штаммов микроорганизмов - суперпродуцентов незаменимых аминокислот и их использование в технологиях производства кормовых добавок для сельского хозяйства».

Получатель субсидии/Исполнитель: Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов» (ФГУП «ГосНИИгенетика»).

Индустриальный партнер: Закрытое акционерное общество «Завод Премиксов №1» (http://lysine31.ru/index.php?articles_id=42).

Участники консорциума (соисполнители): Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева» ФГБОУ ВПО «РХТУ имени Д.И. Менделеева»; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр «Биоинженерия» Российской академии наук  (Центр «Биоинженерия»  РАН).

Цель проекта:

1)  Создание эффективной кормовой базы для развития отечественного животноводства и птицеводства на основе продуктов биотехнологии – незаменимых аминокислот, получаемых ферментацией возобновляемого сырья.  Преодоление зависимости российских производителей мяса от импортных поставок аминокислот.

2) Создание необходимого и достаточного научно-технического задела в области конструирования на основе полногеномного анализа и метаболической инженерии промышленных штаммов микроорганизмов-суперпродуцентов незаменимых аминокислот, предназначенных для производства кормовых добавок для сельского хозяйства.

Основные результаты проекта:

по этапу 1 (14.11.2014-31.12.2014):

На основании анализа научно-технической и патентной литературы осуществлен выбор решений по конструированию штамма-суперпродуцента лизина, которые заключаются в последовательном введении в геном штамма Brevibacterium flavum направленных изменений, затрагивающих основные этапы синтеза лизина, его предшественников, транспорта глюкозы и образование побочных продуктов с использованием методов метаболической инженерии.  В результате реализации этой стратегии получены производные штамма Brevibacterium flavum 90 с повышенной активностью ферментов конечных стадий биосинтеза лизина -  аспартаткиназы, диаминопимелат дегидрогеназы, дигидропиколинат редуктазы и дигидродипиколинат синтазы, диаминопимелатдекарбоксилазы. Оценка продуктивности мутантных штаммов в колбах показала, что увеличение активности каждого из этих ферментов за счет усиления экспрессии кодирующих их генов приводит к росту продуктивности по лизину на 35-45% по сравнению с исходным  штаммом. Осуществлено секвенирование генома базового штамма Brevibacterium flavum для конструирования, что позволит на последующих этапах выполнения проекта выявить новые мутации, повышающие продуктивность по лизину создаваемых штаммов. Научно-технический уровень результатов ПНИЭР соответствует проводимым в мире технологическим разработкам.  Технологические  решения в области конструирования штаммов и разработки технологического процесса получения лизина с помощью ферментации возобновляемого сырья, которые будут разработаны в ходе выполнения проекта, позволят получить новый продукт для сельского хозяйства – аминокислотную кормовую добавку с содержанием L-лизина сульфата не менее 75%, что превышает показатели мировых аналогов.  На основании анализа научной и патентной литературы обоснованы пути использования побочного продукта переработки зерна пшеницы – пентозановой фракции в качестве основы для культивирования дрожжей и получения белковой кормовой добавки.

по этапу 2 (01.01.2015-30.06.2015):

С использованием методов генетической и метаболической инженерии впервые получена серия мутантных штаммов производных B. flavum 90 с разным набором генетических модификаций, изменяющих активность ключевых ферментов биосинтеза лизина, синтеза предшественников лизина, синтеза кофактора НАДФН, адаптированных для новой сырьевой базы – продуктов переработки зерна пшеницы. На основании сравнительной оценки ростовых характеристик и эффективности синтеза лизина (в т.ч. максимальной концентрации лизина в культуральной среде, скорости синтеза лизина (объемной продуктивности) и коэффициента конверсии) в колбочных экспериментах и в лабораторных ферментерах емкостью до 3 л, осуществлен выбор штамма, обладающего наилучшими показателями в условиях стандартного теста. Созданный на данном этапе штамм B. flavum Н75, содержащий генетические модификации ключевых генов биосинтеза лизина, генов синтеза предшественников лизина, и синтеза кофактора НАДФН продуцирует на 80% больше лизина, чем исходный штамм B. flavum 90, использованный для направленного конструирования. Впервые осуществлено секвенирование генома мутантного штамма Brevibacterium flavum 90 с повышенной продуктивностью по лизину; полученного традиционными методами мутагенеза и отбора, что открывает возможности для сравнительного анализа геномов базового и мутантного штаммов и выявления на последующих этапов работы генетических модификаций, повышающих продуктивность по лизину создаваемых штаммов. С целью снижения затрат на производство лизина, побочный продукт переработки зерна пшеницы – пентозановая фракция - была использована для выращивания дрожжей с целью получения белковой кормовой добавки. На основании таких критериев как продуктивность и биологическая ценность биомассы был осуществлен выбор наиболее перспективных штаммов дрожжей, утилизирующих сахара пентозановой фракции. Выполнен комплекс исследований, касающихся важнейших элементов технологического процесса биосинтеза лизина, включая устранение пенообразования, подготовку посевного материала для промышленной ферментации, способы введения факторов роста при биосинтезе лизина. Наиболее эффективным способом преодоления пенообразования при увеличении загрузки ферментера является комплексный подход, основанный на применении синтетического пеногасителя (лапрол 3003, лапрол ПД1, Бреокс ФМТ, пропинол Б-400) и механического пеногашения. Комбинированные способы введения факторов роста (гидролизат глютена и кукурузный экстракт) в составе питательной среды и в составе подпитки в процессе биосинтеза обеспечили максимальный уровень продукции лизина. Полученные результаты соответствуют техническим требованиям проекта. Перечень используемых методов и результаты ПНИЭР соответствуют мировому уровню развития данной области.

Результаты выполнения проекта были представлены на V Международном форуме «Большая химия» (21-22 мая 2015 г., Уфа), VIII Московском международном конгрессе «БИОТЕХНОЛОГИЯ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ» и XIII международной специализированной выставке «МИР БИОТЕХНОЛОГИИ' 2015» (17-20 марта 2015 г., Москва) и на 20-й международной специализированной торгово-промышленной выставке «Зерно-Комбикорма-Ветеринария-2015» (27-29 января 2015 г., Москва).

Новости

Контакты

Адрес: 117545 Россия, Москва
1-й Дорожный проезд, д. 1
Тел.: +7 (495) 315-37-47
Факс: +7 (495) 315-05-01
E-mail: genetika@genetika.ru 
Facebook: