赖氨酸发酵消泡剂与增加前体物质的生物合成
发布时间:2012-09-11 14:46:34
为了提高赖氨酸产率，应设法增加前体物ASP（天门冬氨酸）的浓度，以抵消变构抑制剂的影响。其方法有：
1．选育丙氨酸缺陷型（Ala-）：
丙酮酸和ASP是赖氨酸与Ala生物合成的共同前体，丙氨酸是由丙酮酸与L-氨基酸、赖氨酸发酵消泡剂通过转氨酶作用而生成，亦可在ɑ-酮戊二酸和亮氨酸存在时，为天门冬氨酸-β-脱氢酶所催化，直接从ASP脱烃形成。实践证明，赖氨酸的生产能力与丙酮酸-L-氨基酸转氨酶的水平成反比例。所以，选育丧失丙酮酸-L-氨基酸转氨酶的丙氨酸缺陷型，增强发酵消泡剂赖氨酸与生物合成ASP的代谢流，能提高赖氨酸产量。例如，乳糖发酵短杆菌的抗AEC菌株产30 g/L赖氨酸，进而选育成兼具丙氨酸缺陷的AJ3799，赖氨酸产量提高到39g/L。又如，丙氨酸缺陷标记的突变株AJ3796的赖氨酸积累量为47g/L。比不具Ala-的AJ3794株高22g/L。AJ3796对糖转化率为47%。
2．选育抗ASP结构类似物的突变株：
为了遗传性地解除ASP对其本身合成的反馈调节，可选育抗ASP类似物突变株。例如，谷氨酸棒杆菌No.3633 可产35g/L赖氨酸，其亲株仅25g/L；另一株抗磺胺二甲嘧啶突变株，赖氨酸生成量为33g/L，而其亲株仅为25g/L。
3．利用平衡合成：
ASP的生物合成与乙酰CoA的生成取平衡合成，利用这种特性，设法增加乙酰CoA的积累，便可逆转ASP对其自身合成的反馈调节。例如，添加醋酸与赖氨酸发酵消泡剂促进乙酰CoA的生成，并诱导合成乙醛酸循环酶，有可能提高产酸和转化率。利用，谷氨酸棒杆菌AJ3462，使糖与醋酸混合发酵，可产70g/L赖氨酸。
4．增大谷氨酸的反馈抑制：
设法增大谷氨酸对谷氨酸脱氢酶(GD)的反馈控制，能增强生物合成ASP的代谢流。与谷氨酸发酵相比，生物素丰富(30-50μg/L)，缺陷氨基酸亚与赖氨酸发酵消泡剂适量是提高产赖氨酸的关键。为了提高赖氨酸产量，必须提供过量生物素与发酵消泡剂赖氨酸，以确保谷氨酸不向胞外漏出从而产生足够的反馈控制，使代谢流转向合成ASP。
5．强化磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PC)：
在赖氨酸发酵中，CO2固定反应起重要作用。 ASP的前体草酰乙酸，如100%的通过磷酸烯醇丙酮酸(PEP)固定CO2反应供给，理论转化率为69%；若经TCA环合成，其理论转化率仅40%。故应设法强化PC，如通过筛选PC活力高于TCA环酶活的菌株，或限量分次流加碳源等方法增大PC活力提高转化率。
本文参考《发酵微生物学》一书。
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