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最新技术创新提升精氨酸发酵产量

2016/8/16 10:00:38点击:
      精(jing)氨(an)酸(suan)是一种半必须氨(an)基(ji)酸(suan),是重要的(de)食品调味剂和制药(yao)工(gong)业(ye)氨(an)基(ji)酸(suan)。利用(yong)微(wei)生物发酵进行精(jing)氨(an)酸(suan)生产正在受到越来越多(duo)的(de)关注(zhu)。近日,江南大学饶志(zhi)明课(ke)题组(zu)发表(biao)于(yu)代(dai)谢工(gong)程杂志(zhi)Metabolic Engineering上的(de)文章报道了通过改变(bian)细胞(bao)内环(huan)境的(de)(de)(de)(de)策略来提高精(jing)(jing)氨酸发酵产(chan)(chan)量的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)。文(wen)章(zhang)作者认(ren)为ROS和ATP都是细胞(bao)内环(huan)境的(de)(de)(de)(de)重要(yao)组成(cheng)部(bu)分(fen),而精(jing)(jing)氨酸的(de)(de)(de)(de)合成(cheng)需要(yao)大(da)量的(de)(de)(de)(de)ATP。在不改变(bian)精(jing)(jing)氨酸合成(cheng)途径的(de)(de)(de)(de)基(ji)础上,本文(wen)研究(jiu)者通过减少H2O2合成(cheng)和增加ATP供(gong)应,实现了精(jing)(jing)氨酸产(chan)(chan)量的(de)(de)(de)(de)显著提升。
       在早先的(de)(de)(de)(de)工作中(zhong),该研(yan)究(jiu)(jiu)组通(tong)过(guo)(guo)诱变育种获得(de)了一株(zhu)精氨(an)(an)酸(suan)(suan)(suan)高(gao)产(chan)(chan)的(de)(de)(de)(de)棒状杆菌。在这项工作中(zhong),研(yan)究(jiu)(jiu)者通(tong)过(guo)(guo)改变细胞(bao)(bao)内环境的(de)(de)(de)(de)手段进一步实(shi)现了精氨(an)(an)酸(suan)(suan)(suan)产(chan)(chan)量的(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)。首先,他们(men)首次鉴定了谷(gu)氨(an)(an)酸(suan)(suan)(suan)棒杆菌中(zhong)的(de)(de)(de)(de)两个NAD(P)H依赖的(de)(de)(de)(de)黄素还原(yuan)酶(mei)(mei)Frd181(frd1基因编(bian)码(ma)(ma))和(he)Frd188 (frd2基因编(bian)码(ma)(ma))。通(tong)过(guo)(guo)对这两个编(bian)码(ma)(ma)基因的(de)(de)(de)(de)敲除和(he)过(guo)(guo)表达(da),研(yan)究(jiu)(jiu)人员对他们(men)的(de)(de)(de)(de)功能进行了研(yan)究(jiu)(jiu),并且发(fa)现对Frd181和(he)Frd188的(de)(de)(de)(de)失活有(you)利于细胞(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)生长以及(ji)精氨(an)(an)酸(suan)(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)生产(chan)(chan)。他们(men)认为这一点得(de)益于胞(bao)(bao)内H2O2和(he)活性氧(yang)(reactive oxygen species ,ROS)的(de)(de)(de)(de)减(jian)少以及(ji)NADH和(he)ATP水平的(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia)。在此基础上,研(yan)究(jiu)(jiu)者们(men)尝试通(tong)过(guo)(guo)对noxA (编(bian)码(ma)(ma)NADH氧(yang)化酶(mei)(mei))、amn(编(bian)码(ma)(ma)AMP核(he)苷酶(mei)(mei))的(de)(de)(de)(de)敲除以及(ji)pgk(编(bian)码(ma)(ma)3-磷(lin)酸(suan)(suan)(suan)甘油酸(suan)(suan)(suan)激(ji)酶(mei)(mei))和(he)pyk(编(bian)码(ma)(ma)丙酮酸(suan)(suan)(suan)激(ji)酶(mei)(mei))的(de)(de)(de)(de)过(guo)(guo)表达(da)来进一步增加(jia)(jia)ATP水平,结果显示精氨(an)(an)酸(suan)(suan)(suan)产(chan)(chan)量得(de)到(dao)明显的(de)(de)(de)(de)提(ti)升。在分(fen)批补料发(fa)酵中(zhong),精氨(an)(an)酸(suan)(suan)(suan)产(chan)(chan)量达(da)到(dao)57.3g/L,得(de)率为0.326g/g葡萄糖。相比(bi)母菌分(fen)别提(ti)高(gao)了49.2%和(he)34.2%。