重组大肠杆菌全细胞催化L-苏氨酸合成2,5-二甲基吡嗪

作     者：于海波 徐建中 刘立明 张伟国 Haibo Yu;Jianzhong Xu;Liming Liu;Weiguo Zhang

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 江南大学食品科学与技术国家重点实验室江苏无锡214122 

基　　金：国家自然科学基金(No.31601459)资助 

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

年 卷 期：2021年第37卷第1期

页      码：228-241页

摘      要：2,5-二甲基吡嗪(2,5-dimethylpyrazine,2,5-DMP)在食品香料与医药方面具有重要的经济价值,工业上普遍采用环境不友好且反应条件苛刻的化学合成法来生产。文中结合代谢工程和辅因子工程策略设计高效催化L-苏氨酸合成2,5-DMP的全细胞催化剂,实现微生物转化法合成2,5-DMP。本研究首先分析了不同微生物来源的苏氨酸脱氢酶(Threonine dehydrogenase,TDH)对2,5-DMP合成的影响,发现来源于大肠杆菌Escherichia coli中EcTDH具有最佳的催化能力,2,5-DMP产量达到(438.3±23.7)mg/L。随后结合辅因子工程,通过引入乳脂链球菌Lactococcus cremoris中NADH氧化酶(NADH oxidase,LcNox E)并优化其表达方式发现通过融合表达EcTDH和Lc Nox E可平衡胞内NADH/NAD+水平,维持较高细胞存活率,进一步提高2,5-DMP产量。最后,通过阻断合成2,5-DMP的支路代谢途径,可以显著减少副产物积累,增加2,5-DMP产量,同时提高L-苏氨酸转化率。最终获得的重组菌EcΔkΔAΔBΔA/TDHEcNoxELc-PSst T在含有5 g/L L-苏氨酸的转化体系中于37℃、200 r/min孵化24 h,可积累(1095.7±81.3)mg/L的2,5-DMP,L-苏氨酸转化率达到76%,产物得率为0.288 g/(g L-苏氨酸)。因此,文中构建的重组菌可以实现高效催化L-苏氨酸合成2,5-DMP,具有一定的工业应用潜力。

主 题 词：2,5-二甲基吡嗪 L-苏氨酸 全细胞催化 EcTDH-LcNoxE融合蛋白 L-苏氨酸转运蛋白SstT 辅因子工程 

学科分类：081702[081702] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 

核心收录：

D　O　I：10.13345/j.cjb.200270

馆 藏 号：203101691...