构建整合型重组枯草芽孢杆菌高效合成胍基乙酸

作     者：廖雅芯 张杰 张显 饶志明 徐美娟 LIAO Yaxin;ZHANG Jie;ZHANG Xian;RAO Zhiming;XU Meijuan

作者机构：江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 

出 版 物：《生物工程学报》 (Chinese Journal of Biotechnology)

年 卷 期：2024年第40卷第9期

页      面：3025-3038页

核心收录：

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(32270036,32070035) 国家重点研发计划(2023YFD1300700) 中央高校基本科研业务费专项资金(JUSRP221012,JUSRP622022) 工业生物技术教育部重点实验室开放课题(KLIB-KF202305) 

主　　题：胍基乙酸 L-精氨酸:甘氨酸脒基转移酶 全细胞催化 鸟氨酸循环 细胞通透性 枯草芽孢杆菌 

摘      要：胍基乙酸作为一种能源性物质,在食品、医药和饲料等行业有着广泛的应用前景,但目前尚未实现利用生物法工业化生产胍基乙酸。本研究在食品级安全菌株枯草芽孢杆菌中设计胍基乙酸的合成路线,利用调控关键酶表达、解除反馈抑制、增加膜通透性等技术,实现全细胞催化高效合成胍基乙酸。首先基于进化树挖掘筛选最佳L-精氨酸:甘氨酸脒基转移酶,利用强启动子与基因组整合相结合的策略提高关键酶表达水平;其次,引入谷氨酸棒杆菌中用于L-精氨酸合成的鸟氨酸循环途径,缓解副产物L-鸟氨酸对酶的反馈抑制,并敲除L-精氨酸降解途径,强化底物再生;再次,增强N-乙酰胞壁-L-丙氨酸酰胺酶(N-acetylmuramoyl-L-alanine amidase,LytC)基因表达,改善细胞膜通透性;最后,使用菌株Bs-13在最佳转化条件下,经24 h获得13.1 g/L胍基乙酸,转化速率为0.54 g/(L·h),底物甘氨酸的转化率为92.7%。以上策略一定程度上提高了胍基乙酸的生产效率,为生物法合成胍基乙酸提供了参考。