酿酒酵母POS5基因过表达对L-异亮氨酸合成的促进作用

L-异亮氨酸是人体必需氨基酸之一,具有很大的商业价值。在谷氨酸棒杆菌中,合成一分子L-异亮氨酸需要消耗四分子NADPH。因此,提高胞内NADPH浓度是提高L-异亮氨酸产量的重要手段之一。在乳糖发酵短杆菌JHI3-156中过量表达酿酒酵母的NADH激酶编码基因POS5△MTS,发酵48 h表达菌株JHI3-156/pDXW-10-POS5△MTS的胞内NADP^+浓度增加了27μmol/L(17%),NADPH浓度增加了36μmol/L(96%);发酵72 h后L-异亮氨酸产量是(3.02±0.52)g/L,比对照菌(1.96±0.04)g/L提高了54%。本研究表明,过表达POS5△MTS基因能提高NADPH的供应,促进了L-异亮氨酸的生物合成。

谷氨酸棒杆菌NAD激酶的过表达对L-异亮氨酸合成的促进作用

NAD激酶催化辅酶Ⅰ[NAD(H)]发生磷酸化,转变成辅酶Ⅱ[NADP(H)],而还原态辅酶Ⅱ(NADPH)是L-异亮氨酸合成的必要辅因子。为了提高NADPH的供应,首先克隆了谷氨酸棒杆菌NAD激酶基因ppnK,并利用大肠杆菌-棒状杆菌诱导型穿梭表达载体pDXW-8和组成型穿梭表达载体pDXW-9在L-异亮氨酸合成菌——乳糖发酵短杆菌JHI3-156中进行表达。摇瓶发酵后,ppnK诱导表达菌JHI3-156/pDXW-8-ppnK的NAD激酶酶活(4.33±0.74 U/g)比pDXW-8空载菌提高了83.5%,辅酶Ⅱ与辅酶Ⅰ的比例提高了63.8%,L-异亮氨酸产量(3.86±0.12 g/L)提高了82.9%;ppnK组成表达菌JHI3-156/pDXW-9-ppnK的NAD激酶酶活(7.67±0.65 U/g)比pDXW-9空载菌提高了2.20倍,辅酶Ⅱ与辅酶Ⅰ的比例提高了1.34倍,NADPH含量提高了21.7%,L-异亮氨酸产量(2.99±0.18 g/L)提高了41.7%。这说明NAD激酶有助于辅酶Ⅱ的供应和L-异亮氨酸的生物合成,这对于其他氨基酸的生产也有一定的参考依据。