木糖和葡萄糖共發(fā)酵生產(chǎn)L-組氨酸

吳鶴云，張悅，蔣帥，田道光，謝希賢,2，陳寧,2*

1(天津科技大學(xué) 生物工程學(xué)院，天津，300457)2(代謝控制發(fā)酵技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，天津，300457)

L-組氨酸是一種重要的功能性氨基酸，具有抗炎[1]、抗氧化[2]和免疫調(diào)節(jié)[3]等多種生理功能，在醫(yī)藥[4]、保健食品[5]和飼料行業(yè)[6]有著廣闊的應(yīng)用前景。血粉等蛋白原料的水解提取是目前L-組氨酸的主要生產(chǎn)方法[7]，但是原料不易得，設(shè)備損失率高等因素制約了此法的生產(chǎn)規(guī)模，很難滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的L-組氨酸市場(chǎng)需求。而發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸具有原料來(lái)源廣泛、反應(yīng)所需能耗低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)[8]，適合工業(yè)化生產(chǎn)，成為L(zhǎng)-組氨酸生產(chǎn)研究的主流方向。

高效生產(chǎn)L-組氨酸菌種的缺失是限制發(fā)酵法規(guī)模化生產(chǎn)L-組氨酸的主要因素，所以菌種改良仍舊是目前L-組氨酸發(fā)酵生產(chǎn)研究的重點(diǎn)，研究者也在通過(guò)誘變篩選或者代謝工程改造的方法持續(xù)改良L-組氨酸菌種的發(fā)酵性能[9-13]。這些研究通過(guò)解除L-組氨酸生物合成的調(diào)控作用，強(qiáng)化合成途徑，增強(qiáng)前體物供應(yīng)等策略的應(yīng)用，顯著提高了菌種L-組氨酸的生產(chǎn)能力。本實(shí)驗(yàn)室前期通過(guò)CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因組編輯方法[14]直接改造大腸桿菌W3110的染色體，通過(guò)對(duì)組氨酸操縱子前導(dǎo)序列的替換，增加操縱子基因的拷貝數(shù)和引入外源解調(diào)控的HisG突變體[15](HisG*)，構(gòu)建了菌株EscherichiacoliHIS1，該菌L-組氨酸生物合成途徑所受調(diào)控作用已解除，L-組氨酸合成途徑被強(qiáng)化，具備了過(guò)量積累L-組氨酸的能力。

L-組氨酸生物合成最主要的限制因素是關(guān)鍵酶HisG所受的反饋抑制作用。……