钝齿棒杆菌异源表达乙酰辅酶A合成酶对L-精氨酸合成的影响

L-精氨酸是一种人体必需氨基酸,在医疗保健、食品添加等制造行业中商业价值显著。针对1株产L-精氨酸的钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum)SYPA5-5进行代谢改造,通过比较异源乙酰辅酶A合成酶(acetyl-CoA synthetases,ACS)的酶学性质,构建了过表达ACS的重组钝齿棒杆菌SYPA-ACS,能有效利用乙酸提高菌株产L-精氨酸能力。首先在大肠杆菌中分别克隆表达及纯化4种不同细菌来源的ACS,发现巴氏醋酸杆菌(Acetobacter pasteurianus)ATCC 33445来源的ApACS1酶活力最高,为784.59 U/mL,最适反应的pH为7.0,最适反应温度37℃,与其他3种ACS来源相比,ApACS1具有更好的pH和温度稳定性。然后通过pXMJ19载体,将A.pasteurianus来源的编码基因acs_(1)在C.crenatum中表达,有效提高了乙酰辅酶A含量。利用5 L发酵罐,将SYPA-ACS菌株培养96 h后,L-精氨酸的产量达53.43 g/L,产率为0.577 g/(L·h),相较于出发菌株SYPA5-5,产量提高了27.48%。该策略既可以利用乙酸,降低乙酸对菌株的危害作用,又能提高乙酰辅酶A的含量,促进L-精氨酸的积累。研究结果为L-精氨酸的制备提供了绿色、高效的合成策略,具有工业化应用潜力。