代谢工程改造大肠杆菌合成羟基酪醇

羟基酪醇是重要精细化学品,作为天然抗氧化剂被广泛应用于食品、医药领域。利用合成生物学技术生产羟基酪醇具有重要意义。本文克隆并功能鉴定了来源于大肠杆菌Escherichia coli BL21的羟化酶编码基因HpaBC,结果表明该酶的两个亚基均能成功表达并能催化酪醇生成羟基酪醇。通过CRISPR-Cas9技术将由tac启动子调控的HpaBC基因表达盒整合到前期构建的酪醇高产菌株YMG5A*R基因组中,同时删除副产物乙酸的合成途径,获得大肠杆菌代谢工程菌株YMGRD1H1。摇瓶发酵实验结果表明,重组菌株能够直接利用葡萄糖生产羟基酪醇,产量达到1.81 g/L,同时发现几乎没有副产物积累。5 L发酵罐规模的流加补料发酵实验表明,羟基酪醇最高产量达到2.95 g/L,是目前文献报道以葡萄糖从头合成羟基酪醇的最高水平。通过系统改造大肠杆菌,实现了羟基酪醇的大量合成,为进一步构建具有工业应用潜力的羟基酪醇细胞工厂奠定了基础,也为拓展芳香族化合物的微生物制造路线提供了有益的参考。