微生物学通报  2016, Vol. 43 Issue (11): 2550−2550

扩展功能

文章信息

肖亚中
XIAO Ya-Zhong
温度调控大肠杆菌发酵合成L-丙氨酸
L-alanine production in recombinant Escherichia coli with thermo-regulated genetic switch
微生物学通报, 2016, 43(11): 2550-2550
Microbiology China, 2016, 43(11): 2550-2550
DOI: 10.13344/j.microbiol.china.169011

文章历史

温度调控大肠杆菌发酵合成L-丙氨酸
肖亚中     
《微生物学通报》编委会    北京    100101
关键词L-丙氨酸     温度调控     大肠杆菌     发酵    
L-alanine production in recombinant Escherichia coli with thermo-regulated genetic switch
XIAO Ya-Zhong     
The Editorial Board of Microbiology China, Beijing 100101, China
Key words: L-alanine     Thermo-regulated genetic switch     E. coli     Fermentation    

L-丙氨酸是最小的手性分子之一,被用于医药和兽药行业,与其他L-型氨基酸共同用作手术前和手术后的营养剂[1]。由于L-丙氨酸具有甜味,也被用于食品添加剂[2]。目前,L-丙氨酸全球需求年增长率为20%,主要增长地区是亚洲、北美等。然而,L-丙氨酸产量和价格基本被日本垄断和控制。国内企业生产规模小,生产菌种陈旧低效,L-丙氨酸的供应量远低于市场需求量。

本刊2015年11期刊登了周丽、周哲敏等的文章“温度调节基因开关调控大肠杆菌发酵合成L-丙氨酸”[3]。作者以野生型E. coliCICIM B0016为出发菌株,通过敲除副产物乙酸、甲酸、乙醇、琥珀酸、乳酸合成途径编码基因,敲除丙氨酸消旋酶编码基因,并将来源于嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)的L-丙氨酸脱氢酶编码基因alaD克隆于PLPR启动子下游,构建出可通过温度开关控制L-丙氨酸合成的重组大肠杆菌菌株。在28 ℃下,重组菌株B0016-060B/pPL-alaD几乎不合成L-丙氨酸,而在42 ℃下可高效合成L-丙氨酸。5 L罐发酵试验结果证实可合成67.2 g/L L-丙氨酸,体积生产强度达到2.06 g/(L·h)。

自上文发表以后,研究组进一步将L-丙氨酸脱氢酶连同温度调控开关整合于重组E. coli染色体DNA上,构建了新型重组菌B0016-060BC。该菌株L-丙氨酸产量得以继续提高,经40 h培养,可发酵合成120.8 g/L L-丙氨酸[4, 5]。该研究开发了具有自主知识产权的L-丙氨酸发酵生产技术,实现了L-丙氨酸的高强度合成,对促进L-丙氨酸工业生产及L-丙氨酸产物的大规模应用具有重要意义。

参考文献
[1] Hols P, Kleerebezem M, Schanck AN, et al. Conversion of Lactococcus lactis from homolactic to homoalanine fermentation through metabolic engineering[J]. Nature Biotechnology 1999, 17(6) : 588–592. DOI:10.1038/9902
[2] Lee M, Smith GM, Eiteman MA, et al. Aerobic production of alanine by Escherichia coli aceF ldhA mutants expressing the Bacillus sphaericus alaD gene[J]. Applied Microbiology and Biotechnology 2004, 65(1) : 56–60.
[3] Zhou L, Deng C, Cui WJ, et al. L-alanine production in recombinant Escherichia coli with thermo-regulated genetic switch[J]. Microbiology China 2015, 42(11) : 2272–2281. (in Chinese) 周丽, 邓璨, 崔文璟, 等. 温度调节基因开关调控大肠杆菌发酵合成L-丙氨酸[J]. 微生物学通报 2015, 42(11) : 2272–2281.
[4] Zhou L, Deng C, Cui WJ, et al. Efficient L-alanine production by a thermo-regulated switch in Escherichia coli[J]. Applied Biochemistry and Biotechnology 2016, 178(2) : 324–337. DOI:10.1007/s12010-015-1874-x
[5] Zhou ZM, Zhou L, Cui WJ, et al. Efficient L-alanine production by a thermo-regulated switch in Escherichia coli: China, CN201510158566.1[P]. 2015-07-15 (in Chinese) 周哲敏, 周丽, 崔文璟, 等.一种高效发酵生产L-丙氨酸的大肠杆菌:中国, CN201510158566.1[P]. 2015-07-15