过量表达烟酸转磷酸核糖激酶对大肠杆菌NZN111产丁二酸的影响

大肠杆菌NZN111厌氧发酵的主要产物为丁二酸,是发酵生产丁二酸的潜力菌株。但是由于敲除了乳酸脱氢酶的编码基因(ldhA)和丙酮酸甲酸裂解酶的编码基因(pflB),导致辅酶NADH/NAD+不平衡,厌氧条件下不能利用葡萄糖生长代谢。构建烟酸转磷酸核糖激酶的重组菌Escherichia coli NZN111/pTrc99a-pncB,在厌氧摇瓶发酵过程中通过添加0.5 mmol/L的烟酸、0.3 mmol/L的IPTG诱导后重组菌的烟酸转磷酸核糖激酶(Nicotinic acid phosphoribosyl transferase)酶活较出发菌株提高了11倍,辅酶NAD(H)的总量提高了3.85倍,特别是NAD+的浓度提高了5.17倍,NADH/NAD+的比例从0.640下降到0.125,使重组菌株在厌氧条件下具有生长和代谢葡萄糖的能力。

过量表达苹果酸脱氢酶对大肠杆菌NZN111产丁二酸的影响

大肠杆菌NZN111是敲除了乳酸脱氢酶的编码基因(ldhA)和丙酮酸-甲酸裂解酶的编码基因(pflB)的工程菌,厌氧条件下由于辅酶NAD(H)的不平衡导致其丧失了代谢葡萄糖的能力。构建了苹果酸脱氢酶的重组菌大肠杆菌NZN111/pTrc99a-mdh,在厌氧摇瓶发酵过程中通过0.3 mmol/L的IPTG诱导后重组菌的苹果酸脱氢酶(Malate dehydrogenase,MDH)酶活较出发菌株提高了14.8倍,NADH/NAD+的比例从0.64下降到0.26,同时NAD+和NADH浓度分别提高了1.5倍和0.2倍,厌氧条件下重组菌株具有生长和代谢葡萄糖的能力。采取两阶段发酵,有氧培养至细胞干重6.4 g/L,转厌氧后15 h,葡萄糖消耗14.75 g/L,丁二酸浓度达到15.18 g/L,丁二酸的得率为1.03 g/g葡萄糖,丁二酸的生产强度为1.012 g/(L.h)。

果糖和麦芽糖作为有氧碳源对大肠杆菌NZN111两阶段发酵中厌氧发酵的影响

为了了解磷酸转移酶转运系统(PTS)依赖和非PTS依赖代谢的糖类对大肠杆菌生产琥珀酸的影响,进行了两阶段培养,有氧阶段采用PTS依赖型的果糖或非PTS依赖型的麦芽糖作为丙酮酸甲酸裂解酶(PFL)和乳酸脱氢酶(LDH)双突变株NZN111的碳源,研究其对NZN111厌氧阶段代谢葡萄糖的影响。5 L罐发酵结果表明,以果糖和麦芽糖为碳源有氧培养的细胞恢复了在厌氧条件下快速代谢葡萄糖的能力,琥珀酸和丙酮酸成为主要代谢产物,最终琥珀酸得率分别为0.84和0.75 mol/mol,丙酮酸得率分别达到了0.65和0.83 mol/mol,琥珀酸和丙酮酸终浓度比分别为1.73∶1和1.21∶1。果糖和麦芽糖培养的NZN111与葡萄糖培养的菌体代谢的明显差异推测是cyclic AMP(cAMP)依赖型和非cAMP依赖型的分解代谢物阻遏调控这两种机制共同作用的结果。