基于代谢组学分析的O-琥珀酰-L-高丝氨酸发酵调控

【目的】O-琥珀酰-L-高丝氨酸(O-succinyl-L-homoserine,OSH)是合成L-蛋氨酸、L-草铵膦等重要前体,在医药、农药、食品等领域具有重要的应用前景,其绿色高效制造受到广泛关注。本研究通过解析OSH发酵过程代谢途径和代谢产物变化规律,建立OSH发酵调控策略,提升其产量和糖酸转化率。【方法】运用代谢组学技术,系统考察OSH生产菌在发酵不同时间段的代谢物变化情况,探究与OSH合成显著关联的代谢途径,通过在不同时间外源添加关键代谢物,平衡关键代谢物及其前体通量,减少旁路途径对前体的竞争性利用。【结果】在5 L发酵罐中产量达70.1 g/L,糖酸转化率达0.52 g/g(葡萄糖)。【结论】研究结果表明,基于代谢组学分析技术的OSH发酵体系优化和发酵过程调控显著提升了目标产物生产效率,奠定了OSH的产业化基础。

大肠杆菌代谢工程改造合成L-高丝氨酸及其衍生物研究进展

L-高丝氨酸及其衍生物(O-琥珀酰-L-高丝氨酸和O-乙酰-L-高丝氨酸)是生物合成L-甲硫氨酸的前体,同时也是合成多种C4化合物(异丁醇、γ-丁内酯、1,4-丁二醇、2,4-二羟基丁酸等)和L-草铵膦等的平台化合物。因此,发酵法生产L-高丝氨酸及其衍生物成为近年内研究的热点。然而,利用生物法合成L-高丝氨酸及其衍生物仍存在一些不足之处,如发酵产量不高或糖酸转化率过低等。此外,对L-高丝氨酸及其衍生物合成的总体代谢和调控机制鲜有报道。本文综述了大肠杆菌代谢工程改造合成L-高丝氨酸及其衍生物O-琥珀酰-L-高丝氨酸和O-乙酰-L-高丝氨酸的研究进展,从底物摄取、关键节点碳流分配改造、辅酶NADPH的循环供应以及目标产物的外运输出等方面,系统分析了大肠杆菌全发酵法生产L-高丝氨酸及其衍生物的代谢途径及改造策略,为其后续代谢改造及生物法生产提供一定的研究思路。