利用代谢工程提高大肠杆菌L-丝氨酸的产量

摘要

L-丝氨酸是一种能够参与细胞内众多重要活性物质代谢的非必需氨基酸.另外,作为一种重要的工业产物,L-丝氨酸在食品、精细化工及医药方面都有着广泛的应用.目前,L-丝氨酸的合成主要依赖于直接提取以及化学合成,虽然产率较高,但是这两种方法均会对环境造成一定的危害.随着代谢工程和合成生物学的发展,利用微生物反应器,通过系统调控微生物代谢途径使其大量积累某种代谢产物逐渐得到了广泛的应用.大肠杆菌作为一种模式生物,具有生长速度快、培养方法简单等优点,因而常常作为宿主菌用于微生物发酵.但是作为一种代谢中间产物,L-丝氨酸在野生型大肠杆菌中的积累量较低,因而亟需一种能够得到高产L-丝氨酸大肠杆菌的改造策略.为了提高大肠杆菌L-丝氨酸的产量，在野生型大肠杆菌DHSa的基础上，首先敲除了编码丝氨酸脱水酶的sdaA基因，阻断了L-丝氨酸向丙酮酸的转化，L-丝氨酸的产量也由1.35g/L,提高到1.52g/L。在基因敲除菌株的基础上，利用中等拷贝数质粒pBBR1MCS2过量表达了SerA,Sera,Serf三个酶，使得L-丝氨酸的摇瓶发酵产量达到了4.5g/L。将三个基因分别以不同拷贝数整合到基因组上，得到了一株整合了10个拷贝sera基因，4个拷贝serB基因以及4个拷贝serC基因的菌株，该菌株的L一丝氨酸产量可以达到5.1g/L。