Регистрация / Вход
Прислать материал

14.626.21.0003

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.626.21.0003
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов"
Название доклада
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
Докладчик
Яненко Александр Степанович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Важнейшей задачей, на решение которой направлен проект является преодоление зависимости российских производителей от импортных поставок аминокислот и создание эффективной кормовой базы для развития отечественного животноводства и птицеводства на основе продуктов биотехнологии. Целью выполнения ПНИЭР является 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. Получаемые результаты ПНИЭР послужат основой для последующего создания Индустриальным партнёром во взаимодействии с Получателем субсидии новых видов продукции и технологий промышленного производства незаменимой аминокислоты L-лизина ферментацией возобновляемого сырья с помощью штаммов-суперпродуцентов мирового уровня.
Актуальность и новизна исследования
На основе созданных технологий впервые в России и мировой практике Индустриальный партнер создаст производство незаменимой аминокислоты лизина на основе зерна пшеницы. Способом достижения заявленных результатов является направленная реконструкция генома бактерий Corynebacterium/Brevibacterium, путем изменения свойств ферментов, их регуляции, увеличения синтеза предшественников, блокирования побочных реакций и направления метаболических потоков в сторону целевого продукта -L-лизина. Конструирование штамма-суперпродуцента лизина базируется на основе полногеномного анализа создаваемых штаммов и принципах метаболической инженерии.
Описание исследования

Важнейшим продуктом выполнения проекта является технологический процесс (биотехнология) изготовления аминокислотной кормовой добавки с содержанием лизина сульфата не менее 75 %. Разрабатываемая технология получения незаменимой аминокислоты L-лизина базируется использовании возобновляемого сырье (продуктах переработки зерна), штаммах-продуцентах лизина мирового уровня, обеспечивающих изготовление нового для рынка продукта – кормовую добавку с содержанием лизина сульфата не менее 75%, что превосходит аналоги по этому показателю (65-70%). 

Результаты исследования

С использованием методов метаболической инженерии и результатов полногеномного секвенирования завершено направленное конструирование промышленного штамма – суперпродуцента L-лизина. Полученный штамм содержит генетические модификации, изменяющие активность ключевых ферментов биосинтеза лизина, синтез предшественников лизина, транспорт глюкозы в клетку, синтез кофактора НАДФН, а также блокирующие образование побочных по отношению к синтезу  лизина продуктов-клеточных метаболитов. В лабораторных ферментерах  созданный штамм B. flavum Н150 обладает показателями, соответствующими всем требованиям ТЗ. Проведено секвенирование и идентифицированы генетические изменения штамма-продуцента лизина. На основе сравнительного геномного анализа разработан генетический паспорт промышленного штамма Н150, позволяющий однозначно идентифицировать штамм. Разработан лабораторный регламент изготовления аминокислотной кормовой добавки- L -лизин сульфат с использованием полученного штамма-продуцента. Разработанный регламент позволяет получать конечный продукт с содержанием лизин сульфата 75%, не имеющий аналогов на рынке кормовых добавок.  

          Выполнен комплекс исследований, касающихся коммерциализации результатов ПНИЭР: проведено масштабирование процесса биосинтеза лизина в 1500 л ферментере в условиях пилотной установки индустриального партнера, нарабтаны опытные партии кормовой добавки Лизин-75 для исследования безопасности и эффективности кормовой добавки, разработаны ТУ на кормовые добавки (Лизин-75 и БКД), проведены токсикологические исследования кормовых добавок на лабораторных животных.

С целью снижения затрат на производство лизина, выполнены работы по утилизации побочного продукта переработки зерна пшеницы – пентозановой фракции. Наработаны опытные образцы белковой кормовой  добавки (БКД) и проведены испытания технологического процесса изготовления белковой кормовой добавки на основе пентозановой фракции, которые подтвердили .

Практическая значимость исследования
Результаты проекта предназначены для предприятий биотехнологической отрасли, использующих специализированные штаммы микроорганизмов для конверсии (ферментации) возобновляемого сырья в продукты с высоким рыночным потенциалом, в т.ч. незаменимые аминокислоты - важнейшие кормовые добавки для животноводства. Область применения результатов проекта – сельское хозяйство. Разрабатываемые технологии позволят решить проблему обеспечения животноводства самой востребованной кормовой добавкой - незаменимой аминокислотой L-лизином. В результате реализации проекта будет преодолена зависимость российских производителей от импортных поставок аминокислот и заложена основа создания эффективной кормовой базы для развития отечественного животноводства и птицеводства на основе продуктов биотехнологии. Результаты проекта планируется использовать Индустриальным партнером на создаваемом заводе по производству лизина. Такой завод по производству лизина на основе зерна пшеницы окажет влияние не только на состоянии кормовой базы для животноводства, но и обеспечит стабилизирующее влияние на рынок зерна в регионе. Использование зерна пшеницы в качестве источника сахаров для ферментационных процессов позволит обеспечить отечественную микробиологическую промышленность сырьем и будет способствовать её возрождению. Обязательства по практическому внедрению результатов проекта - Индустриальный партнер обеспечит внедрение (промышленное освоение) результатов ПНИЭР не позднее 2019 года посредством использования созданного штамма –суперпродуцента лизина и технологии синтеза лизина с использованием штамма на создаваемом в настоящее время заводе по производству лизина по адресу: Белгородская область, Шебекенский район, тер. Биотехнологический центр, Проектная мощность завода: 35 тыс. тонн аминокислотной кормовой добавки в год на сумму 2 млрд. руб. в год.