氨茶碱与柠檬酸盐协同作用促进环磷酸腺苷发酵生产

作     者：李志刚 顾阳 谭海 张中华 常景玲 LI Zhi-gang;GU Yang;TAN Hai;ZHANG Zhong-hua;CHANG Jing-ling

作者机构：现代生物育种河南省协同创新中心新乡453003 河南科技学院生命科技学院新乡453003 

出 版 物：《中国生物工程杂志》 (China Biotechnology)

年 卷 期：2021年第41卷第7期

页      面：50-57页

核心收录：

学科分类：08[工学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 0836[工学-生物工程] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：河南省科技攻关项目(192102210193) 河南科技学院高层次人才科研启动项目(2015006)对本研究的资助 

主　　题：cAMP 磷酸二酯酶 氨茶碱 腺苷 柠檬酸钠 

摘      要：目的:探究通过抑制磷酸二酯酶活性促进cAMP发酵合成的工艺方法。方法:在7 L发酵罐上进行添加氨茶碱的发酵实验,通过对发酵主要参数、关键酶活性、能量代谢水平等进行分析,针对性提出了氨茶碱与柠檬酸盐协同作用促进cAMP合成的发酵工艺。结果:与对照相比,添加5 mg/L氨茶碱批次的cAMP产量提高25.9%,副产物腺苷浓度减少41.6%,两批次中腺苷酸环化酶和琥珀腺苷酸脱氢酶活性无显著改变,而磷酸二酯酶和5 -核苷酸酶活性明显下降。能量代谢分析结果表明,两批次的胞内ATP/AMP相比于对照批次明显降低,而AMP水平却显著上升,ATP合成水平成为限制产物积累的主要因素。氨茶碱与柠檬酸盐协同添加的cAMP发酵工艺中,cAMP产量达到4.48 g/L,比单独添加柠檬酸钠和氨茶碱分别提高22.1%和13.8%,副产物腺苷浓度仅为0.98 g/L,分别降低51.7%和25.3%。结论:氨茶碱抑制了磷酸二酯酶和5 -核苷酸酶活性,减少cAMP分解和副产物合成,显著提高cAMP产量,然而ATP合成水平成为产物积累的限制因素。氨茶碱与柠檬酸盐协同添加工艺将抑制磷酸二酯酶活性和提高能量代谢水平相结合,进一步促进了产物发酵合成。