氨基脱氧分支酸合成酶对谷氨酸棒杆菌生长和产L-丝氨酸的影响

L-丝氨酸是化学和材料领域中最为重要的30个骨架化合物之一,但至今尚未实现微生物发酵法工业化生产L-丝氨酸。氨基脱氧分支酸合成酶(aminodeoxychorismate synthase,ADC synthase)是L-丝氨酸分解代谢相关的关键酶,研究前期发现,与出发菌株SSAAI相比,通过ARTP诱变获得的高产L-丝氨酸突变株A36中氨基脱氧分支酸合成酶编码基因pabAB 426位发生点突变(T426I),而氨基脱氧分支酸合成酶基因突变对酶活力、菌株生长及产L-丝氨酸的影响尚未见报道。该文采用pK18 mobsacB质粒在出发菌株SSAAI上对pabAB进行426位定点突变(T426I)研究,结果发现,pabAB定点突变株的生物量比出发菌株SSAAI下降29.3%,L-丝氨酸产量提高15.9%。同时对氨基脱氧分支酸合成酶酶活力进行测定,发现氨基脱氧分支酸合成酶编码基因pabAB 426位的T426I突变导致酶的比活力下降。进一步采用不同强度的启动子调控高产菌株A36中氨基脱氧分支酸合成酶的活力,构建重组菌株A36-Pkan和A36-Dap-e;与出发菌株A36相比,重组菌氨基脱氧分支酸合成酶的比酶活力均有提高,发酵120 h时,生物量分别提高8.3%和16%,而L-丝氨酸产量分别下降18.2%和22.6%,说明提高氨基脱氧分支酸合成酶酶活力有利于谷氨酸棒杆菌生长却不利于产L-丝氨酸。

氨基脱氧分支酸合成酶对Corynebacterium glutamicum SYPS-062积累L-丝氨酸的影响

为阐明氨基脱氧分支酸合成酶(ADC合成酶)在Corynebacterium glutamicum SYPS-062体内积累L-丝氨酸过程中的作用,通过交叉PCR以及同源重组的方法敲除叶酸途径关键酶ADC合成酶的编码基因pabAB,构建了叶酸缺陷型菌株Corynebacterium glutamicum SYPS-062△pabAB,同时构建pabAB基因增强表达重组菌C.glutamicum SYPS-062(pJC I-pabAB)。分别考察了ADC合成酶对菌株生长的影响、对L-丝氨酸降解途径关键酶丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)的影响以及其对L-丝氨酸积累的影响。结果表明,与出发菌株相比,增强表达基因pabAB重组菌的ADC合成酶的酶活力提高了33%,SHMT酶的酶活力提高了30%,其最大比生长速率(μ_m)提高了48%,单位细胞产酸率(Yp/x)降低了36.2%;而敲除基因pabAB重组菌的ADC合成酶的酶活力降低了61%。SHMT酶的酶活力降低了20%,最大比生长速率降低了32%,单位细胞产酸率提高了12%。

不同来源的谷氨酸棒杆菌氨基脱氧分支酸合成酶的活性分析

分别以高产L-丝氨酸的谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)SYPS-062与模式菌株谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)ATCC13032的基因组DNA为模板,运用PCR技术扩增出氨基脱氧分支酸合成酶(ADC synthase)的编码基因pabAB。实验结果表明:来源于SYPS-062和ATCC13032的pabAB片段全长均为1863bp,编码620个氨基酸。两片段存在16个碱基的差异,引起了7个氨基酸的突变。将pabAB连接表达载体pET-28a(+),构建表达质粒pET-28a-pabAB,并转化E.coliBL21(DE3),在IPTG诱导下,E.coliBL21(DE3)(pET-28a-pabAB)高效表达分子量约为67kDa的可溶性蛋白。表达产物带有His-tag标记,选用Ni柱对表达产物进行纯化,纯化后酶活测定结果表明,来源于SYPS-062氨基脱氧分支酸合成酶的比酶活低于ATCC13032达46.6%。