乙酰氨基葡萄糖合成关键酶氨基葡萄糖-6-磷酸乙酰转移酶的筛选及酶学性质分析

摘要

N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylglucosamine,GlcNAc)是氨基葡萄糖(Glucosamine,GlcN)的衍生物,在保健食品和医药领域具有广泛应用。氨基葡萄糖-6-磷酸乙酰转移酶(glucosamine-6-phosphate N-acetyltransferase,GNA)是N-乙酰氨基葡萄糖合成途径中的关键酶。本研究在前期构建的产GlcNAc枯草芽孢杆菌(Bacillus.subtilis,B.subtilis)工程菌的基础上,通过过量表达不同来源的GNA,筛选出来源于秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)的氨基葡萄糖-6-磷酸乙酰基转移酶(Cegna1)最适于加强GlcNAc合成途径。在B.subtilis工程菌中表达Cegna1,摇瓶水平发酵GlcNAc产量达到7.31 g/L,与过量表达来源于酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae,S.cerevisiae)的GNA的对照菌株相比,GlcNAc的产量提高了24.51%。在3 L发酵罐中进行分批发酵,GlcNAc产量达到24.23 g/L,相较于对照菌株GlcNAc的产量提高了24.69%。进一步研究发现重组Cegna1对GlcN-6P和乙酰辅酶A(Ac-CoA)有着较高的亲和力和催化效率,最后对重组Cegna1的基本酶学性质进行了考察,发现底物GlcN-6P对重组Cegna1的抑制作用明显,下一步可采用定向进化策略改造Cegna1,解除底物GlcN-6P对重组Cegna1的抑制作用。本研究结果为应用定向进化策略改造GNA的实现提供了理论依据。