钝齿棒杆菌异源表达乙酰辅酶A合成酶对L-精氨酸合成的影响

作     者：吴洁琴 石电 徐华 张显 杨套伟 徐美娟 饶志明 WU Jieqin;SHI Dian;XU Hua;ZHANG Xian;YANG Taowei;XU Meijuan;RAO Zhiming

作者机构：江南大学生物工程学院江苏无锡214122 

出 版 物：《食品与发酵工业》 (Food and Fermentation Industries)

年 卷 期：2022年第48卷第21期

页      面：9-16页

核心收录：

学科分类：081703[工学-生物化工] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0836[工学-生物工程] 082203[工学-发酵工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFC2100900) 国家自然科学基金项目(32070035) 宁夏回族自治区重点研究开发计划项目(2019BCH01002) 111工程资助项目(111-2-06) 

主　　题：L-精氨酸 钝齿棒杆菌 乙酰辅酶A合成酶 ApACS1 乙酸 

摘      要：L-精氨酸是一种人体必需氨基酸,在医疗保健、食品添加等制造行业中商业价值显著。针对1株产L-精氨酸的钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum)SYPA5-5进行代谢改造,通过比较异源乙酰辅酶A合成酶(acetyl-CoA synthetases,ACS)的酶学性质,构建了过表达ACS的重组钝齿棒杆菌SYPA-ACS,能有效利用乙酸提高菌株产L-精氨酸能力。首先在大肠杆菌中分别克隆表达及纯化4种不同细菌来源的ACS,发现巴氏醋酸杆菌(Acetobacter pasteurianus)ATCC 33445来源的ApACS1酶活力最高,为784.59 U/mL,最适反应的pH为7.0,最适反应温度37℃,与其他3种ACS来源相比,ApACS1具有更好的pH和温度稳定性。然后通过pXMJ19载体,将***来源的编码基因acs_(1)在***中表达,有效提高了乙酰辅酶A含量。利用5 L发酵罐,将SYPA-ACS菌株培养96 h后,L-精氨酸的产量达53.43 g/L,产率为0.577 g/(L·h),相较于出发菌株SYPA5-5,产量提高了27.48%。该策略既可以利用乙酸,降低乙酸对菌株的危害作用,又能提高乙酰辅酶A的含量,促进L-精氨酸的积累。研究结果为L-精氨酸的制备提供了绿色、高效的合成策略,具有工业化应用潜力。