大肠杆菌中利用整合型蛋白支架合成维生素B_(6)

作     者：王腾鹤 王岩岩 刘林霞 乔长晟 张大伟 WANG Tenghe;WANG Yanyan;LIU Linxia;QIAO Changsheng;ZHANG Dawei

作者机构：天津科技大学生物工程学院天津300457 中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 中国科学院大学北京300192 

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

年 卷 期：2023年第49卷第13期

页      面：17-22,I0001-I0003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(2022YFC2106100) 国家自然科学基金项目(32200049) 天津市合成生物技术创新能力提升行动(TSBICIP-CXRC-004) 

主　　题：维生素B_(6) 大肠杆菌 蛋白支架 随机突变 代谢工程 

摘      要：维生素B_(6)是重要的水溶性维生素之一,在生物医药、饲料及食品美容等方面具有广泛的应用。目前工业上通常采用噁唑法生产维生素B_(6),该方法存在安全隐患,易造成环境污染。该研究以大肠杆菌为底盘细胞构建了具有潜力的环境友好型维生素B_(6)细胞工厂。为了降低中间代谢物4-磷酸羟基-L-苏氨酸(4-hydroxy-L-threonine,4HTP)对大肠杆菌的生物毒性,提升维生素B_(6)在大肠杆菌中的发酵产量,通过构建整合型蛋白支架,并结合随机突变技术对关键酶PdxA3进行了改造。结果显示,4种不同来源的4HTP脱氢酶(PdxA)中,Sinorhizobium meliloti来源的PdxA3活性最高,使产量达到2.24 mg/L;针对PdxA3进行的随机突变使维生素B_(6)产量提升了60%,产量达到3.92 mg/L;整合型蛋白支架优化比例为1∶1∶2时,产量有了大幅提升,与出发菌株相比,产量提升约20倍,最终达到了21.23 mg/L。通过实验发现,最适来源和最优表达比例的途径酶能使产量大幅提升。该研究基于蛋白支架技术,避免了代谢过程有毒中间产物过度积累,对于大肠杆菌维生素B_(6)工程菌株的构建具有重要作用。