好氧條件下高效產琥珀酸谷氨酸棒桿菌的構建.pdf

1、琥珀酸是一種重要的四碳平臺化合物,廣泛應用于醫(yī)藥、農業(yè)以及食品等領域。微生物法發(fā)酵生產琥珀酸以其社會、經濟和環(huán)境效益展現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。谷氨酸棒桿菌Corynebacteriumglutamicum作為傳統(tǒng)的氨基酸生產菌,是工業(yè)生物技術中各種化學品的生產平臺菌株。相比厭氧發(fā)酵受還原力NADH不足的限制,好氧發(fā)酵中高密度的生物量積累、高的碳通量以及快速的產物生成等優(yōu)點使其更有利于實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產。
　　敲除琥珀酸脫氫酶系的谷氨

2、酸棒桿菌能夠在好氧條件下生產琥珀酸,乙酸是主要的副產物。敲除所有已知的乙酸生成途徑,同時過表達回補途徑的相關酶,發(fā)現(xiàn)仍有乙酸積累。構建乙酸利用途徑能夠解決這一問題,即將大腸桿菌和枯草芽孢桿菌中編碼乙酰輔酶A合成酶的基因acs和acsA分別引入到好氧生產琥珀酸的谷氨酸棒桿菌中,經發(fā)酵比較發(fā)現(xiàn)二者均能完全消除乙酸積累,而acsA的引入即菌株ZX1(pEacsA)有更高的琥珀酸產量,得率為0.50mol(molglucose)-1。然而,這一

3、操作導致丙酮酸積累增加,為了增加琥珀酸生產的碳通量,過表達谷氨酸棒桿菌自身的編碼檸檬酸合成酶的基因gltA,得到菌株ZX1(pEacsAgltA)。相比菌株ZX1(pEacsA),菌株ZX1(pEacsAgltA)的琥珀酸得率提高22％,丙酮酸得率下降62%。分批補料發(fā)酵菌株ZX1(pEacsAgltA),最終生產241mM琥珀酸,平均體積產率為3.55mMh-1,得率為0.63mol(molglucose)-1。由此,本文為好氧生產琥

4、珀酸的大規(guī)模工業(yè)化提供了一個有潛力的平臺。
　　農業(yè)廢棄物中的阿拉伯糖,被公認為是微生物發(fā)酵生產高價值化學品的理想原料之一。這里將大腸桿菌的阿拉伯糖操縱子araBAD引入到生產琥珀酸的谷氨酸棒桿菌中,使其能夠在好氧條件下利用L-阿拉伯糖為單一碳源生產琥珀酸。另外,為了增加流向琥珀酸的碳通量,共表達谷氨酸棒桿菌自身的檸檬酸合成酶和來自枯草芽孢桿菌的乙酰輔酶A合成酶,得到的菌株ZX1(pXaraBAD,pEacsAgltA)生產了82