| 应用合成生物学策略构建全细胞生物催化剂合成(S)-乙偶姻 |
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| 引用本文： | 李检秀,陈先锐,陈小玲,黄艳燕,莫棋文,谢能中,黄日波.应用合成生物学策略构建全细胞生物催化剂合成(S)-乙偶姻[J].中国生物工程杂志,2019,39(4):60-68. |
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| 作者姓名： | 李检秀 陈先锐 陈小玲 黄艳燕 莫棋文 谢能中 黄日波 |
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| 作者单位： | 1 广西科学院非粮生物质酶解国家重点实验室 国家非粮生物质能源工程技术研究中心 广西生物炼制重点实验室 南宁 5300072 广西大学生命科学与技术学院 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室 南宁 530004 |
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| 基金项目： | * 广西科技计划(桂科合14125008-2-22);国家自然科学基金资助项目(21466007);国家自然科学基金资助项目(31400079) |
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| 摘 要： | 目的:在大肠杆菌宿主中过量表达丁二酮还原酶(DAR),同时构建辅酶NADH原位再生系统,利用全细胞高效催化丁二酮不对称还原合成(S)-乙偶姻。方法:PCR克隆多黏芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa) dar基因连到质粒pETDuet-1,转化至大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3),构建重组菌E. coli BL21(DE3)-DAR;通过Hi Trap TALON柱亲和层析纯化表达产物DAR酶蛋白,测定DAR的比酶活和分子动力学参数。在重组菌E. coli BL21(DE3)-DAR中构建辅酶NADH原位再生系统,协同表达枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的葡萄糖脱氢酶(GDH),构建重组菌E. coli BL21(DE3)-DAR/GDH,并以此重组菌为全细胞生物催化剂,优化催化条件,提高(S)-乙偶姻的产量和产率。结果:获得重组工程菌E. coli BL21(DE3)-DAR和E. coli BL21(DE3)-DAR/GDH。DAR以NADH为辅酶还原丁二酮的米氏常数Km、最大催化速率Vmax、催化常数Kcat分别为2. 59mmol/L、1. 64μmol/(L·min·mg)、12. 3/s,还原丁二酮生成(S)-乙偶姻光学的纯度为95. 86%,具有较好的催化效率和立体异构体选择性。构建辅酶NADH原位再生系统后,重组菌E. coli BL21(DE3)-DAR/GDH可高效催化丁二酮合成乙偶姻。在最优催化条件下分批补料,乙偶姻产量达51. 26g/L,转化率为81. 37%,生产速率为5. 13g/(L·h)。结论:使用非手性化合物原料丁二酮生产高附加值的手性化合物(S)-乙偶姻,以重组菌为全细胞生物催化剂合成(S)-乙偶姻,不需额外添加昂贵的辅酶,具有较高的生产应用价值。
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| 关 键 词： | 全细胞生物催化剂 辅酶再生系统 丁二酮还原酶 乙偶姻 |
| 收稿时间： | 2018-10-08 |
Construct Whole-cell Biocatalyst and Produce (S)-Acetoin via Synthetic Biology Strategy |
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| Jian-xiu LI,Xian-rui CHEN,Xiao-ling CHEN,Yan-yan HUANG,Qi-wen MO,Neng-zhong XIE,Ri-bo HUANG.Construct Whole-cell Biocatalyst and Produce (S)-Acetoin via Synthetic Biology Strategy[J].China Biotechnology,2019,39(4):60-68. |
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| Authors: | Jian-xiu LI Xian-rui CHEN Xiao-ling CHEN Yan-yan HUANG Qi-wen MO Neng-zhong XIE Ri-bo HUANG |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Whole-cell biocatalyst Cofactor regeneration Diacetyl reductase (S)-Acetoin |
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