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锐谈「 Metab. Eng：代谢流调控和生物传感器筛选高产L-精氨酸大肠杆菌

分类：新闻动态
作者：
来源：
发布时间：2023-04-26 10:30
访问量：

锐谈「 Metab. Eng：代谢流调控和生物传感器筛选高产L-精氨酸大肠杆菌

【概要描述】

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发布时间：2023-04-26 10:30
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L-精氨酸是唯一具有胍基侧链的蛋白质氨基酸，在医药和营养品工业中具有高价值的商业应用前景。但由于复杂的细胞内相互作用和对整体代谢调控的认识不足，工程菌株的生产潜力尚未得到充分开发。

Metabolic Engineering 近日发表了题为”Metabolic reprogramming and biosensor-assisted mutagenesis screening for high-level production of L-arginine inEscherichia coli“的研究论文，报道了通过代谢工程策略以及生物传感器辅助的高通量筛选获得高产L-精氨酸的大肠杆菌细胞工厂。最佳工程菌株在5L生物反应器中可生产132 g/L的L-精氨酸，得率为0.51 g/g葡萄糖，生产率为2.75 g/(L⋅h)，其效价、得率和产率均为当前最高。

该查究进行了L-精氨酸生物合成路线的从头编程，过表达与L-精氨酸合成相关基因，增补氨甲酰磷酸表达水平和NADPH供应。之后利用生长期依赖型开动子，调控sucA基因的表达，使得在指数生长期时有充足的碳通量流向TCA循环，以支持细胞生长。而在平稳期切换到低表达模式，从而引导的碳通量生成L-精氨酸。结尾将两个表达L-精氨酸转运蛋白lysE和argO基因整合到最高产菌株上，获得高产菌株。

文章基于argP基因表达爆发转录因子ArgP，与开动子PargO连系，抑制关连基因的表达，而L-精氨酸存在时与转录因子ArgP连系，激活开动子PargO控制的关连基因表达的道理，设计了一个质粒pABIO1作为生物传感器，以绿色荧光的强弱反响L-精氨酸的浓度。并以此为根源，GFP基因替换为抗卡那霉素的基因，由此得到一个筛选平台，运用诱变的想法挖掘有益的靶基因，胜利构建了高效的L-精氨酸生产菌株。

本文亮点在于通过对代谢路线的动态平衡与重构，实现宗旨产物的高效出产。鉴于微生物本身的代谢流量在分别代谢路线中的动态分配，本文在深化精氨酸合成岔路路线的基础上，动态调整代谢流在主旨代谢路线和精氨酸合成岔路路线的分配。

其次设计了生物传感器扶助的高通量筛选平台，使用该平台从突变文库中筛选出高产精氨酸突变株，挖掘突变菌株高产机理，斥地L-精氨酸的出产潜力。