重组大肠杆菌全细胞催化高效合成胆绿素北大核心CSCD

胆绿素作为一种重要的保护细胞的抗氧化剂,其传统生产方法主要由胆红素的化学氧化产生,但过程复杂、纯度不高。本研究提出了一种高效、绿色、安全的生产胆绿素的方法。通过比较,筛选得到了破伤风梭状芽孢杆菌(Clostridium tetani)来源的血红素加氧酶(heme oxygenase,HO)基因,并成功构建具备转化血红素合成胆绿素能力的重组大肠杆菌(Escherichiacoli)BL21/pETDuet-hoCt。在pH 7.0、35℃、100 mg/L底物浓度条件下胆绿素产量为32.9 mg/L。为提高还原力,构建了基于谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase,GdhA)的NADPH辅酶再生系统,获得重组菌E.coli BL21/pETDuet-gdhAEc-hoCt,胆绿素产量为71.5 mg/L。此外,通过引入膜表面展示系统,构建重组菌E.coli BL21/pETDuet-gdhAEc-blc/hoCt,缩短转化时间的同时,胆绿素产量进一步得到提高,达到76.3 mg/L,是目前生物法合成胆绿素的最高研究报道。本研究为胆绿素的绿色生产奠定了良好的基础。     

代谢改造重组谷氨酸棒杆菌C4途径高效合成5-氨基乙酰丙酸

5-氨基乙酰丙酸 (5-aminolevulinic acid,5-ALA) 在医药和农业等领域有着广泛作用,目前主要采用大肠杆菌或谷氨酸棒杆菌以微生物发酵法合成。为了进一步提高谷氨酸棒杆菌合成5-ALA的能力,对其C4代谢途径进行了系统代谢改造。首先分别在谷氨酸棒杆菌中异源表达荚膜红杆菌和沼泽红假单胞菌的5-氨基乙酰丙酸合成酶ALAS,选择酶活相对较高的沼泽红假单胞菌的RphemA基因作为关键合成酶基因,并筛选到能显著增强RphemA的酶活性的核糖体结合位点RBS5。重组菌株ALAS的比酶活可达 (221.87±3.10) U/mg,且5-ALA产量提高了14.3%;随后通过敲除α-酮戊二酸脱氢酶抑制蛋白基因 (odhI) 和琥珀酸脱氢酶基因 (sdhA),促进了前体琥珀酰CoA向5-ALA途径的流动;通过sRNA抑制hemB表达减少了5-ALA的降解;并且过表达半胱氨酸/O-乙酰丝氨酸转运蛋白eamA提高了5-ALA的输出效率;使用重组菌株C. glutamicum 13032/?odhI/?sdhA-sRNAhemB-RBS5RphemA-eamA摇瓶发酵,5-ALA最高产量达11.90 g/L,较出发菌株提高了57%。最后,在5 L发酵罐中进行补料分批发酵,48 h内5-ALA的产量达25.05 g/L,为目前以葡萄糖为碳源发酵的最高产量。本研究构建了高产5-ALA重组谷氨酸棒杆菌,具有良好的工业应用前景。