微生物发酵生产5-氨基乙酰丙酸研究进展

5-氨基乙酰丙酸是生物体内吡咯生物合成途径的关键中间产物,具有广泛的应用前景。文中从三方面归纳了国内外关于5-氨基乙酰丙酸的最新研究进展:生产5-氨基乙酰丙酸的微生物筛选分离与诱变;基于C4途径的微生物全细胞生物转化合成5-氨基乙酰丙酸;基于微生物代谢工程改造构建高产5-氨基乙酰丙酸的工程菌株。最后,预测了未来5-氨基乙酰丙酸的研究方向和焦点。     

5-氨基乙酰丙酸的生物合成及其应用

5-氨基乙酰丙酸是一种新型农药,由于其在环境中易降解,无残留,对人蓄无毒性,所以是一种无公害的绿色农药而倍受关注,在农业领域应用非常广泛,主要应用于植物生长调节剂、绿色除草剂、杀虫剂等方面,还可以应用到医学、有机合成等方面。本文主要综述了生物合成五氨基乙酰丙酸的途径,同时还介绍了五氨基乙酰丙酸作为一种调节剂、新型农药、杀虫剂的研究进展及在医学领域的发展。以期为科研和生产提供指导。     

Biosynthesis and Application of 5-Aminolevulinic Acid

5-氨基乙酰丙酸是一种新型农药,由于其在环境中易降解,无残留,对人蓄无毒性,所以是一种无公害的绿色农药而倍受关注,在农业领域应用非常广泛,主要应用于植物生长调节剂、绿色除草剂、杀虫剂等方面,还可以应用到医学、有机合成等方面.本文主要综述了生物合成五氨基乙酰丙酸的途径,同时还介绍了五氨基乙酰丙酸作为一种调节剂、新型农药、杀虫剂的研究进展及在医学领域的发展.以期为科研和生产提供指导.     

提高类球红细菌5-氨基乙酰丙酸产率的措施

5-氨基乙酰丙酸是四吡咯化合物生物合成的必需前体物,它作为一种无公害的绿色除草剂、杀虫剂、植物生长促进剂以及治疗癌症的药物而受到广泛的关注。文章综述了类球红细菌5-氨基乙酰丙酸的发酵生产现状以及提高其发酵产率的策略与措施。     

5-ALA在胶质瘤光动力治疗应用的进展

胶质瘤作为常见的颅内恶性肿瘤,传统的手术与放疗化疗联合的治疗方法难以取得令人满意的治疗效果。光动力治疗作为治疗恶性肿瘤有效的辅助方法,在胶质瘤治疗中得到广泛应用。5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,5-ALA)是在光动力治疗中应用最多的光敏剂前体物质。多年来针对5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,5-ALA)在胶质瘤光动力治疗中的研究主要集中在如何增强光动力效应,这也是许多神经外科医生的兴趣所在。本文结合相关文献,对5-ALA在胶质瘤光动力治疗的研究进展及未来在此领域面临的挑战进行了综述。     

微生物以5-氨基乙酰丙酸为唯一前体物合成血红素的研究进展*

随着人造肉热潮的兴起,血红素作为其呈色物质也愈发引起研究者的兴趣。血红素是一种含Fe²⁺的卟啉类化合物,以5-氨基乙酰丙酸为唯一前体物,在生物体中分别通过粪卟啉依赖性、原卟啉依赖性和西罗血红素依赖性三个途径合成,被认为是一种理想的补铁剂和着色剂。与化学合成法和生物提取法相比,微生物合成法具有操作方便、环境友好等优点,因此是一种非常有前景的血红素生产方法。介绍血红素的合成途径,总结微生物以5-氨基乙酰丙酸为唯一前体物合成血红素的最新进展,并简要分析其面临的挑战和前景。     

表达酿酒酵母ALAS的重组大肠杆菌胞外5-氨基乙酰丙酸的产量和纯化

5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinate,ALA)由5-氨基乙酰丙酸合酶(5-aminolevulinate synthase,ALAS)催化产生。利用重组细菌在大肠杆菌合成ALA已有不少研究。重组真核生物ALAS在大肠杆菌合成ALA的研究没有报道。酿酒酵母ALAS在大肠杆菌重组表达,在摇瓶培养条件下,分析了胞外ALA的产量,重组菌的生长状况和细胞中ALAS的活性,利用两种国产树脂纯化ALA,毛细管电泳分析确定ALA纯度在LB培养基中,初始pH6.5,含有20mmol/L的酮戊酸、20mmol/L琥珀酸和20mmol/L的甘氨酸,37℃下诱导培养12h,胞外ALA的产量为162mg/L培养基。纯化的ALA纯度达到90%。     

表达酿酒酵母ALAS的重组大肠杆菌胞外5-氨基乙酰丙酸的产量和纯化

5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinate,ALA）由5-氨基乙酰丙酸合酶（5-aminolevulinate synthase,ALAS）催化产生。利用重组细菌在大肠杆菌合成ALA已有不少研究。重组真核生物ALAS在大肠杆菌合成ALA的研究没有报道。酿酒酵母ALAS在大肠杆菌重组表达,在摇瓶培养条件下,分析了胞外ALA的产量,重组菌的生长状况和细胞中ALAS的活性,利用两种国产树脂纯化ALA,毛细管电泳分析确定ALA纯度在LB培养基中,初始pH 6.5,含有20mmol/L的酮戊酸、20mmol/L琥珀酸和20mmol/L的甘氨酸,37℃下诱导培养12h,胞外ALA的产量为162mg /L培养基。纯化的ALA纯度达到90%。     

表达浑球红细菌hemA基因生产5-氨基乙酰丙酸的研究

5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinate acid,ALA）在农业,工业,医药业具有广泛的应用。ALA由5-氨基乙酰丙酸合酶（5-aminolevulinate acid synthase, ALAS）催化产生,其生物合成受终产物血红素的反馈抑制。本研究克隆一种浑球红细菌的hemA基因,序列分析其与已报道的基因具有96％的同源性,蛋白质编码区域也发生改变,并利用生物信息学软件进行同源关系的分析。采用大肠杆菌重组技术,构建表达载体pET28a—hemA,表达了有活性的浑球红细菌（Rhodobacter sphaeroides）的ALAS,研究了IPTG诱导和PH对研究ALAS的影响,同时分析了重组菌株合成ALA的能力,测定胞外产量。结果表明,在PH6．5,30mmol／L琥珀酸和60mmol／L甘氨酸培养条件下,胞外ALA的最大合成量达到669mg／L。     

代谢工程合成5-氨基乙酰丙酸的研究进展

5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)是生物体内吡咯类物质生物合成的前体物质,在医药和农业领域显示出广阔的市场潜力。随着代谢工程的发展以及对5-ALA生物合成途径的研究,利用微生物合成5-ALA成为研究的新方向。与传统的化学法合成相比,利用微生物合成5-ALA具有低污染、高产率和低成本等优势。本文中,笔者介绍了5-ALA生物合成的最新研究进展,分析了5-ALA代谢途径的关键影响因素,并对未来的研究方向进行了展望。     

5-氨基乙酰丙酸的光动力应用研究进展

对光合细菌、藻类及其它细菌的5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)产量进行了对比,类球红细菌(Rhodobacter sphaeoides)在黑暗、厌氧条件下培养,可产生大量的胞外5-ALA。5-ALA在农业生产中作为光动力除草剂、杀虫剂取得了很好效果。并且,ALA对提高植物的抗盐、抗冷冻能力也有一定作用。近年来,ALA在癌症治疗、肿瘤诊断方面也得到了广泛应用。     

类球红细菌应用进展

类球红细菌(Rhodobacter Sphaeroides)属光合细菌,是目前研究最深入的光合微生物之一,具有多种代谢方式。不仅能够产生类胡萝卜素、辅酶Q10、超氧化物歧化酶、5-氨基乙酰丙酸和氢气,而且能够降解农药残留、有机废水和多环芳烃等有毒有害物质,应用领域十分广泛。本文综述了类球红细菌在食品、医药、农业、环境、氢气生产等领域中的应用进展,并对类球红细菌的应用前景进行展望。     

2013生物基化学品 (Biobased Chemicals) 专刊序言

生物基化学品是生物经济和生物制造的核心内容之一。本专刊综述了国内外生物基化学品的重要研究进展,包括：丁二酸、己二酸、乳酸、3-羟基丙酸、葡萄糖二酸、甘油、木糖醇、高级醇、乙烯等生物基化学品的代谢工程和发酵调控,直接利用木质纤维素生产生物基化学品的菌株构建,生物基乳酸的衍生和生物转化技术,生物基化学品的盐析萃取分离纯化技术等。同时,本专刊也包括了国内学者在丁二酸、D-甘露醇、苹果酸、5-氨基乙酰丙酸、1,3-丙二醇和丁醇方面的研究论文。     

光合细菌嗜酸柏拉红菌5-氨基乙酰丙酸合成酶基因的克隆与原核表达

5-氨基乙酰丙酸(ALA)可作为除草剂、杀虫剂和植物生长调节剂在农业上应用,但由于其成本较高而限制了它的大面积使用。利用常规基因工程操作方法结合载体介导PCR法(Vecterette PCR)克隆了嗜酸柏拉红菌(Rhodoblastus acidophilus)的5-氨基乙酰丙酸合成酶(ALAS)基因。并将编码ALAS的基因插入到原核表达载体pQE30中,在大肠杆菌不同菌株(E.coli JM109、M15及BL21(DE3))中进行诱导表达。对产物进行SDS-PAGE分析表明,ALAS基因已在细菌中成功表达。使用Ni-NTA亲和层析法对表达的ALAS进行分离、纯化,得到大小约为44kD的ALAS蛋白。通过优化工程菌株的培养条件,建立了发酵生产ALA的方法,其胞外分泌ALA产量达5.379g/L,ALAS酶活力高达333U/min.mg。这是目前国内外利用生物法生产ALA产量最高的报道,为ALA的产业化应用打下了良好的基础。     

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。     

5-氨基乙酰丙酸的生物合成和生理活性及其在农业中的潜在应用

文章从一种可能作为新的植物生长调节物质的角度,阐述了具有多种生理活性的5-氨基乙酰丙酸(ALA)的生物合成C5途径与影响因子,提出ALA生物合成最重要的是依赖于谷氨酰-tRNA还原酶(G1uTR)编码基因的表达,其次依赖于谷氨酸-1-半醛转氨酶(GSA-AM)编码基因的表达。在农业生产中,它在低浓度时能促进作物增产,提高抗逆性,在高浓度时作为无毒、无污染的农田除草剂,有潜在的应用前景,应该引起足够重视。     

主编导读

本期主要围绕酶的理性设计 (酶的祖先序列重建、酶的虚拟计算改造以及亲和标签影响)、氨基酸衍生转化产物 ((S)-2-羟基丁酸、l-2-氨基丁酸、5-氨基乙酰丙酸)、芳香族系列化合物 (黑色素、多巴胺、羟基酪醇) 的生物合成、功能糖与食品安全 (d-阿洛酮糖、α-葡聚糖、生物胺的降解) 等研究论文进行点评。本期多个产品的生物合成产量达到了公开报道的最高水平,感谢相关作者选择《生物工程学报》作为发表这些成果的期刊,并期待更多作者在《生物工程学报》上发表兼具创新性和实用性的研究成果。     

外源5 氨基乙酰丙酸对盐胁迫下决明幼苗生理特性的影响

为寻找提升决明幼苗耐盐性的方法,测量了不同处理下决明幼苗叶片的光合色素、超氧阴离子、丙二醛的含量,以及保护酶系统中SOD、POD、CAT的活性。结果表明,经150 mmol?L 1 NaCl处理,决明幼苗叶片的光合色素含量显著降低,而超氧阴离子、丙二醛的含量以及保护酶SOD、POD、CAT的活性显著升高。不同浓度的外源5 氨基乙酰丙酸在不同程度上增加了决明幼苗叶片的叶绿素、类胡萝卜素含量,进一步增强了保护〖JP2〗酶SOD、POD、CAT的活性,降低了超氧阴离子、丙二醛的含量。在外源5 氨基乙酰丙酸浓度为50 mg?L 1时,恢复效果最为明显(80.0 、196.4 和 114.1 U?g 1),有效地缓解了盐胁迫对决明幼苗的伤害。     

产生5-氨基乙酰丙酸(ALA)光合细菌生物学研究进展

5氨基乙酰丙酸(ALA)是卟啉、血红素和维生素B12的类似物。ALA作为一种无公害绿色除草剂、杀虫剂、抗微生物药剂、植物生长促进剂及治疗癌症与其它疾病等而备受国外研究者及产业界的关注。本文对ALA光合细菌合成、调节途径、分子遗传学的研究作一简要综述。     

光合细菌利用工业有机废水产生5-氨基乙酰丙酸

[目的]利用本实验室筛选的5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,ALA)高产紫色非硫红假单胞菌株,以味精、柠檬酸、啤酒和豆制品生产废水作为底物,进行光合细菌利用废水产生ALA并去除化学需氧量(CODcr)的研究.[方法]光合细菌培养温度为30℃,光照强度为3000 Lux,进行乙酰丙酸、甘氨酸、琥珀酸的添加与否和废水灭菌与否的处理,用比色法测定菌液光密度,ALA检测采用Ehrlich'S试剂分光光度检测法.[结果]在不添加乙酰丙酸(levulinic acid,LA)、甘氨酸和琥珀酸的条件下,菌株99-28的菌体生长在72～96 h达到稳定期,ALA产量在96h最高,在4种废水中,味精废水的ALA产量最高,CODcr去除率也最高;添加LA、甘氨酸和琥珀酸显著提高ALA产量,但CODcr去除效果不好.废水不灭菌略微降低99-28菌株的生长和CODcr的去除能力,在添加LA、甘氨酸和琥珀酸的条件下的,ALA产量明显下降.ALA高产突变菌株L-1在有机废水中的生长状况、对有机废水的CODcr去除与菌株99-28表现一致,在不添加和添加LA、甘氨酸和琥珀酸的条件下,突变株L-1的ALA产量明显比菌株99-28高.[结论]本实验室筛选的紫色非硫红假单胞菌株能利用有机废水作为底物产生ALA并降解CODcr.