基于代谢途径改造谷氨酸棒杆菌生产L-缬氨酸

摘要

L-缬氨酸是一种重要的支链氨基酸,随着市场对其需求量的不断提升,进一步提高L-缬氨酸的产量和糖酸转化率具有重要意义。在该研究中,使用实验室保藏的谷氨酸棒杆菌VHL-1作为出发菌株,通过对L-缬氨酸合成路径进行代谢改造显著提高了L-缬氨酸的产量和丙酮酸前体物的供应。首先,通过敲除ldh(编码乳酸脱氢酶)、poxB(编码丙酮酸氧化酶)、pyc(编码丙酮酸羧化酶)基因以及弱化alaT(编码丙氨酸转氨酶)基因表达来实现丙酮酸的富集。其次,通过强启动子P_(tuf)替换ilvBNC操纵子原始启动子并增加ilvBN(编码乙酰羟酸合酶)基因拷贝数来增强丙酮酸向L-缬氨酸合成的碳代谢流。最后,通过过表达支链氨基酸转运蛋白编码基因brnFE和调节蛋白编码基因lrp增强L-缬氨酸胞外输出效率。最终构建的重组菌株VHL-9在5 L生物反应器中进行补料分批培养,L-缬氨酸产量可到达(82.5±5.6)g/L,生产强度为1.15 g/(L·h),糖酸转化率为0.302 g/g葡萄糖。