代谢工程改造大肠杆菌生产衣康酸

发布时间：2024-03-29 20:19

　　为了构建生长快、培养简便的高产衣康酸工程菌,在表达编码顺乌头酸脱羧酶的cad基因基础上,过表达编码柠檬酸合酶的glt基因,所得重组菌株摇瓶发酵24 h产生104 mg/L的衣康酸。通过进一步表达ACS基因构建乙酸回补途径,衣康酸含量达到128 mg/L,提高17%。外源添加柠檬酸钠和顺乌头酸对衣康酸的合成有明显的促进作用。共表达cad、glt和ACS的工程菌在IPTG诱导后0 h加入12 g/L柠檬酸钠,18℃摇瓶培养24 h,衣康酸的产量达到317 mg/L,柠檬酸盐的利用率达到66%,发酵液中仅有少量的乙酸(0.579 g/L)积累。研究结果表明:通过衣康酸合成代谢途径的强化和衣康酸前体的适当供给可以有效提高大肠杆菌生产衣康酸的能力。

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【部分图文】：

图25种工程菌的衣康酸含量与生物量直方图

大肠杆菌作为外源基因表达的原核模式生物，已发展出多种不同基因型和用途的表达宿主。为了寻找外源基因cad的最佳表达宿主，分别将质粒pET-22b-cad转化大肠杆菌BL21、Rosetta、OrigamiB、JM109和MG1655。重组菌株于37℃和200r/min培养后，....

图1大肠杆菌中生产衣康酸代谢图

衣康酸目前主要通过土曲霉发酵法生产。在土曲霉发酵中，由顺乌头酸脱羧酶(Cis-aconitatedecarboxylase,Cad)催化顺乌头酸(Cis-aconitate)生成衣康酸(Itaconate)。土曲霉发酵具有原料价格低、发酵易控制、无毒副产物产生的优点，但是存在菌....

图3过表达glt和acn对衣康酸含量(a)和生物量(b)的影响

顺乌头酸既是衣康酸合成的底物，又是TCA循环的中间产物，其在细胞中的含量对衣康酸的产量影响甚大。为了提高衣康酸的产量，本研究对柠檬酸和顺乌头酸(衣康酸合成的两个前体)的生物合成进行了强化，通过过表达编码柠檬酸合酶的glt基因和编码乌头酸酶的acn基因提高柠檬酸和顺乌头酸的生成量。....

图4工程菌的乙酸含量(a)及表达ACS对乙酸含量(b)、衣康酸含量(c)和生物量(d)的影响

通过工程菌产物的检测分析，发现胞内的乙酸含量较高，表明细胞碳源损失严重，影响了衣康酸的合成(图4(a))。为挽回损失的碳源，同时改善细胞生长微环境，在工程菌中引入了乙酸回补途径。通过表达编码乙酰辅酶A合成酶的ACS基因，工程菌中乙酸含量明显下降，24h时乙酸含量仅为0.857....

本文编号：3941249