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課題組再提升巖藻糖基乳糖產量

更新時間:2021-02-26 點擊次數:341

2'-巖藻糖基乳糖(2'-FL)是最豐富的HMOs組分,已被FDA批準為嬰幼兒配方奶粉的添加劑。因此,隨著2'–FL的需求量逐漸增大,高效、安全生產2'-FL成為研究熱點?;瘜W合成法生產2'–FL產率低并且有毒試劑的使用為分離純化造成困難;微生物法生產2'–FL涉及兩步反應:GDP-L-巖藻糖的產生和乳糖巖藻糖基化,GDP-L-巖藻糖從補救途徑僅在脆弱類桿菌9343中天然存在。大腸桿菌、谷氨酸棒桿菌、釀酒酵母作為GRAS菌株已經有報道建立起2'–FL合成途徑。本文中,江南大學劉龍課題組在枯草芽孢桿菌中建立底物轉運途徑和輔因子再生系統,產率高于工程大腸桿菌2'–FL合成途徑,相關文章發表在ACS Synthetic Biology:Engineering the substrate transport and cofactor regeneration systems for enhancing 2'-fucosyllactose synthesis in Bacillus subtilis。

研究者首先通過中引入脆弱類桿菌9343補救途徑基因fkp,構建了2'-FL前體GDP-L-巖藻糖的合成途徑,并通過過表達同源糖轉運蛋白基因glcP,提高了巖藻糖的轉運量。之后,通過引入不同來源的異源巖藻糖基轉移酶基因構建了2'-FL的完整合成途徑,發現幽門螺桿菌的futC基因是合成2'-FL的最佳基因。其次,通過引入大腸桿菌和乳酸克魯維酵母的乳糖透性酶基因提高了底物乳糖的轉運,通過刪除內源性β-半乳糖苷酶基因yesZ阻止乳糖降解。最后,由于GDP-L-巖藻糖的合成消耗GTP,通過微調gmd、ndk、guaA、guaC、ykfN,、deoD、xpt基因表達量使GTP再生提高了GDP-L-巖藻糖和2'–FL的產量,2'–FL的產量達1035mg/L,高于該實驗室之前通過人凝血酶適體上調fkp和futC基因,下調purR基因達到的2'–FL的產量674mg/L(前期工作:https://mp.weixin.qq.com/s/QmBCWaXIMeT_o_hX6DkHZg)。

在3L發酵罐中補料分批發酵,2'-FL的最高效價為5.01 g/L,雖然低于大腸桿菌47.0g/L,但產率可達0.85 mol/mol巖藻糖,高于大腸桿菌0.52 mol/mol。若加大對不同來源乳糖滲透酶的篩選力度,并對現有的乳糖滲透酶進行定向進化增加乳糖的輸入可對該途徑進行進一步優化。
(編輯:恒魯生物)
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