谷氨酸棒状杆菌合成L-高丝氨酸的代谢改造与发酵条件探究

目的:本研究以谷氨酸棒状杆菌ATCC 13032为底盘细胞,构建1株L-高丝氨酸合成菌株并分析溶氧环境对其产物合成的影响。方法:首先通过外源添加0～40 g/L的L-高丝氨酸分析谷氨酸棒状杆菌的产物耐受性;随后,通过基因thrB敲除阻断L-高丝氨酸的降解途径,获得谷氨酸棒状杆菌重组菌H1;在此基础上利用挡板摇瓶进行细胞培养以增强发酵过程中氧气供给能力。结果:与大肠杆菌相比,谷氨酸棒状杆菌对L-高丝氨酸具有更强耐受性。研究中通过敲除基因thrB构建了L-苏氨酸缺陷型谷氨酸棒状杆菌重组菌H1,发现基础培养基中加入0.5 g/L的L-苏氨酸后,该重组菌生长恢复正常水平。挡板摇瓶条件下重组菌H1的L-高丝氨酸产量增加至836.7 mg/L,较普通摇瓶产量44.6 mg/L提高了17.76倍。结论:通过阻断L-苏氨酸的合成,成功构建L-高丝氨酸合成菌株谷氨酸棒状杆菌H1,并且发现利用挡板摇瓶增强发酵过程中供氧能力是促进谷氨酸棒状杆菌高效合成L-高丝氨酸的有效手段,为后续提高L-高丝氨酸发酵产量提供了参考。     

谷氨酸棒状杆菌的利用及其代谢

从土壤中分离的革兰氏阳性细菌谷氨酸棒状杆菌是一个高产氨基酸的天然菌株。本文重点综述了谷氨酸棒状杆菌的发现利用及其部分代谢。     

谷氨酸棒状杆菌的利用及其代谢

从土壤中分离的苹兰氏阳性细菌谷氨酸棒状杆菌是一个高产氨基酸的天然菌株。本文重点综述了谷氨酸棒状杆菌的发现利用及其部分代谢。     

代谢工程改造谷氨酸棒状杆菌促进L-异亮氨酸发酵合成的研究进展

L-异亮氨酸作为必需氨基酸具有多种生理功能,对人体和动物健康有重要的调节作用。微生物发酵是工业生产L-异亮氨酸的主要方式,而谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）是L-异亮氨酸发酵生产的主要菌株,主要通过筛选和随机诱变得到,其遗传背景不明且很难通过诱变进一步提高产量,因而通过代谢工程改造谷氨酸棒状杆菌生产L-异亮氨酸成为近年来研究热点。该文综述了近年来代谢工程改造谷氨酸棒杆菌促进L-异亮氨酸生物合成的相关研究,主要涉及代谢通量调控、解除反馈抑制、强化还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）水平以及提高产物分泌能力等方面,对进一步改造菌株和促进L-异亮氨酸发酵合成具有一定的参考意义。     

谷氨酸棒状杆菌成分分析及其酸水解条件研究

对废弃的谷氨酸棒状杆菌成分进行分析,评估其作为培养基用有机氮添加物质的可能性。测定结果表明:谷氨酸棒状杆菌中粗蛋白含量74%,核酸含量6.53%,粗脂肪含量11.36%,灰分含量2.78%,营养成分比较丰富,具有较高的开发利用价值。通过正交实验得到酸水解谷氨酸棒状杆菌的最佳条件为:pH 0.5、水解温度115℃、菌体浓度15 g/100 mL、水解时间20 h。在上述条件下菌体蛋白水解度(DH)达到88.37%。     

基于生物参数在线检测的谷氨酸发酵动力学研究

利用生物量在线检测系统和在线控制系统技术,通过探讨谷氨酸发酵过程中棒状杆菌S9114菌体浓度、底物浓度和产物浓度随时间的变化规律,对谷氨酸发酵动力学进行研究,分别建立谷氨酸发酵过程中菌体生长、底物消耗和产物生成的动力学模型。利用MATLAB软件对试验数据进行拟合,获得能够描述谷氨酸棒状杆菌S9114发酵过程的动力学模型,对发酵过程的调控及发酵规模的放大有着重要的指导意义。     

GC-MS定量检测谷氨酸发酵产酸期细胞膜脂肪酸

采用气相色谱质谱连用法(GC-MS)分析了谷氨酸棒状杆菌的细胞膜中脂肪酸的组分,并用选择离子检测方式(SIM)测定产酸期前后细胞膜脂肪酸含量的变化。结果表明:谷氨酸棒状杆菌细胞膜主要含有肉豆蔻酸、棕榈油酸、棕榈酸、硬脂酸和油酸等5种脂肪酸,其中棕榈酸含量最高,棕榈油酸含量最低;另外,在谷氨酸发酵过程中,随着产酸的启动,细胞膜中饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸比率呈下降趋势,说明细胞膜中饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比率与谷氨酸的分泌可能存在一定的关联性。     

新型表面活性剂在谷氨酸发酵中的应用

通过对预先选择的8种表面活性剂和3种溶剂作为谷氨酸发酵促进剂效果的初步筛选,得知聚氧乙烯基失水山梨醇单脂肪酸酯三季铵盐(CTTE)和二甲基亚砜(DMSO)对产酸率提高有较为明显的效果;进而从加入时间,加入剂量两个方面研究了筛选出的两种表面活性剂对谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)T-613菌体生长和谷氨酸发酵产酸的影响,同时研究了CITE和DMSO同时加入的协同效果,从而得到最佳的发酵工艺参数. 研究结果表明:菌种生长对数期(10h)加入DMSO为0. 1%(V/V),发酵中期(18h)加入(CTTE)为0. 08%(V/V),在不影响菌种生长的前提下,促使谷氨酸发酵产酸率由4. 86%提高到6. 55%,较原产量提高了36. 46%,同时发酵的周期由44h下降为36h,缩短了8h,有效的提高了生产效率;最终结合染色显微照片,分析了表面活性剂促进谷氨酸发酵的机理.     

全局调控因子Lrp的表达强化谷氨酸棒状杆菌发酵生产L-缬氨酸

作者研究发现全局调控因子Lrp的表达能促进谷氨酸棒状杆菌发酵生产L-缬氨酸,但对菌体生长有一定影响。RT-PCR分析发现:Lrp的表达能提高L-缬氨酸合成相关基因ilv A、ilv BN、ilv C、ilv D及转运相关基因brn FE的转录水平,这也许是L-缬氨酸产量提高的原因。实验还发现:表达含有点突变(Arg39Trp)的Lrp可以进一步提高谷氨酸棒状杆菌L-缬氨酸的产量,而且对菌体生长的影响也减小;这种效果在lrp-brn F间隔区域存在突变的L-缬氨酸生产菌VWB-1中更加明显。在VWB-1中共表达lrp1和brn FE基因,5 L罐发酵L-缬氨酸产量达到42.1 g/L,比对照提高了48.9%。     

基于响应面法优化谷氨酸棒杆菌发酵条件

该研究以谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）P169为研究对象,以谷氨酸产量为主要评价指标,采用单因素试验和响应面法对其发酵条件进行优化,并进行摇瓶和20 L罐分批补料发酵验证。结果表明,谷氨酸棒杆菌P169产谷氨酸的最佳发酵条件为酵母粉41.0 g/L、葡萄糖27.0 g/L、尿素12.0 g/L和pH 7.0。在此优化条件下,谷氨酸产量达25.1 g/L,比优化前（16.5 g/L）提高了52.1%。以此为基料进行20 L罐分批补料发酵,谷氨酸产量达155 g/L,比优化前（142 g/L）提高了9.2%。该研究为提高谷氨酸棒杆菌谷氨酸产量提供了一种技术解决方案。     

敲除aceA和gogat及过表达gltA对谷氨酸棒状杆菌GKGD合成α-酮戊二酸的影响

α-酮戊二酸(α-ketoglutarate,α-KG)在生命活动中具有重要的作用,被广泛应用于食品、医药等领域。以α-KG生产菌谷氨酸棒状杆菌GKGD为出发菌株,敲除其异柠檬酸裂解酶编码基因ace A以增加异柠檬酸供应,获得GKGD-1,摇瓶发酵条件下其α-KG产量和转化率分别提高14.72%和9.76%;敲除谷氨酸合酶编码基因gogat以降低L-谷氨酸生成量,获得GKGD-2,其α-KG产量和转化率分别提高7.39%和5.43%,L-谷氨酸生成量降低52.87%;过表达柠檬酸合酶编码基因glt A以进一步增加前体物供应,获得GKGD-3,其α-KG产量提高35.9%;于7.5 L发酵罐经30 h发酵,GKGD-3α-KG产量达49.5 g/L,较出发菌株提高36.4%,L-谷氨酸生成量降低50%。敲除ace A和gogat并过表达glt A可显著提高α-KG产量并降低L-谷氨酸生成量。     

氯化亚铈对谷氨酸棒杆菌S9114生长和几种脱氢酶酶活性的影响

为了解单一稀土氯化亚铈(CeCl3)对谷氨酸棒杆菌的生物效应,研究了其对谷氨酸棒杆菌S9114的生长及谷氨酸脱氢酶(GDH)和乳酸脱氢酶(LDH)酶活的影响。结果表明,CeCl3在低剂量下促进S9114的生长,并显著激活其酶的活性;当CeCl3达到一定剂量时,开始抑制菌体的生长,并对其酶的活性产生抑制作用。     

氯化亚铈对谷氨酸棒秆菌S9114生长和几种脱氢酶酶活性的影响

为了解单一稀土氯化亚铈(CeCl3)对谷氨酸棒杆菌的生物效应,研究了其对谷氨酸棒杆菌S9114的生长及谷氨酸脱氢酶(GDH)和乳酸脱氢酶(LDH)酶活的影响.结果表明,CeCl3在低剂量下促进S9114的生长,并显著激活其酶的活性;当CeCl3达到一定剂量时,开始抑制菌体的生长,并对其酶的活性产生抑制作用.     

响应面法优化重组谷氨酸棒杆菌G-BC产脂肪酸的培养条件北大核心CSCD

乙酰辅酶A羧化酶是谷氨酸棒杆菌中调控脂肪酸合成的关键酶。为了研究乙酰辅酶A羧化酶α亚基(accBC)基因对脂肪酸合成的影响,以accBC表达的菌株重组谷氨酸棒杆菌G-BC为材料,研究了诱导剂异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)浓度、培养时间、培养温度对重组谷氨酸棒杆菌G-BC脂肪酸产量的影响,并通过响应面法优化了重组谷氨酸棒杆菌G-BC产脂肪酸的培养条件,同时与原始菌株脂肪酸产量进行了对比。结果表明:重组谷氨酸棒杆菌G-BC产脂肪酸的最佳条件为诱导剂浓度1 mmol/L、培养时间20 h、培养温度32℃,在此条件下脂肪酸产量为34.56 mg/g(以菌体干质量计),比原始菌株提高了1.68倍。说明乙酰辅酶A羧化酶α亚基对于谷氨酸棒杆菌合成脂肪酸有促进作用。     

基于低拷贝质粒的高产紫色杆菌素谷氨酸棒杆菌的构建和发酵

该研究以公认安全（Generally Recognized as Safe,GRAS）的谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）为宿主,构建高产紫色杆菌素的重组菌株。利用谷氨酸棒杆菌天然大质粒pTET3的复制与分配元件,构建了低拷贝质粒pOK12CG1,该质粒在谷氨酸棒杆菌中的拷贝数约为6拷贝/基因组,且与谷氨酸棒杆菌常用质粒pEC-XK99E和pXMJ19兼容。以低拷贝质粒pOK12CG1为骨架构建了携带紫色杆菌素合成操纵子（vioABCDE）的质粒pCGvio,并分别以谷氨酸棒杆菌标准株ATCC 13032和插入序列（Insertion Sequence,IS）元件删除株为宿主,构建了7株合成紫色杆菌素的重组菌株。通过初步筛选,发现基于低拷贝质粒的重组菌株ATCC 13032/pCGvio,其紫色杆菌素产量（508.24 mg/L）高于基于中高拷贝质粒的重组菌株ATCC 13032/pECvio（376.16 mg/L）,而基于低拷贝质粒的IS元件删除重组菌株ISDM023/pCGvio紫色杆菌素产量达到了610.13 mg/L。进一步采用正交实验设计对重组菌株ISDM023/pCGvio进行培养基体积比（VLB:VBHIS）、诱导时间和IPTG诱导剂浓度这3个因素的发酵条件优化。结果表明,在VLB:VBHIS 为1:2、诱导时间为18 h、IPTG浓度为0.75 mmol/L的优化条件下,紫色杆菌素的摇瓶发酵产量可达了1 007.47 mg/L。该研究成功构建了紫色杆菌素的谷氨酸棒状杆菌重组菌株ISDM023/pCGvio,为谷氨酸棒状杆菌高效合成紫色杆菌素奠定了实验基础,也为其它产物的高效合成提供参考。     

稀土元素对谷氨酸棒杆菌生长及酶活性的影响

研究了单一稀土氯化亚铈(CeCl3)对谷氨酸棒杆菌的生长及谷氨酸脱氢酶(GDH)和乳酸脱氢酶(LDH)酶活的影响.结果表明:稀土元素在低剂量下能促进谷氨酸棒杆菌的生长;达到一定剂量会抑制菌体的生长;对酶活性的影响也是在低剂量下激活,在高剂量下抑制.     

谷氨酸生产菌具有哪些主要特证？

现有谷氨酸生产菌主要有下列特征：（1）细胞形态棒状、椭圆、短杆，都是极为相似的棒杆菌、短杆菌和小杆菌；（2）革兰氏阳性，无芽孢，不运动；     

谷氨酸分泌机制及其代谢工程的研究进展

L-谷氨酸是目前全球产量最大的氨基酸.利用发酵法生产谷氨酸需要进行诱导,主要包括:生物素限量;加入表面活性剂;添加青霉素,或使用温度敏感型等.深入揭示谷氨酸生产菌的谷氨酸分泌及其代谢机制,控制优化谷氨酸的分泌,无论从理论还是生产上都有重要意义.另外,随着近年来糖质原料成本的增加,利用代谢工程手段提高现有谷氨酸生产菌糖酸转化率以及开发以木质纤维素为原料的新型谷氨酸代谢途径是研究的热点.以谷氨酸棒杆菌为例,阐述了谷氨酸的分泌机制及其代谢工程的研究进展.     

谷氨酸生产菌S_(9114)中依赖于NADPH谷氨酸脱氢酶的纯化及性质

利用DEAE 纤维素离交柱层析、疏水柱层析和凝胶过滤层析等从谷氨酸棒杆菌S9114 中分离纯化出依赖于NADPH的谷氨酸脱氢酶 (GOH NADPH )。经HPLC测定 ,该酶的分子量为 188ku ;经SDS -PAGE电泳测得该酶的亚基分子量为 3 2ku。提示该谷氨酸脱氢酶由 6个亚基组成。该酶对NADPH具有高度专一性 ,在pH 7 5、3 7℃下 ,以α 酮戊二酸、NH4Cl和NADPH为底物时的米氏常数Km 分别为 9 2 2mmol/L、5 2 7mmol/L和 2 3 1× 10 -3mmol/L。最适反应pH为 7 5 ,最适反应温度为 42℃ ,并对热比较稳定。此外 ,KCl对GDH NADPH的活性具有激活作用。     

生物制造氨基酸的谷氨酸棒杆菌细胞工厂转运工程研究进展

氨基酸作为生物制造产业中的重要功能性产品之一，已广泛应用于食品、医药、饲料、化工等领域。谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)是生物合成氨基酸最重要的微生物菌株。因此，构建高效的谷氨酸棒杆菌微生物细胞工厂对高产量、高效率和高转化率地生产氨基酸意义重大。高效生物制造氨基酸的微生物细胞工厂不仅需要具有强大的合成代谢能力，还需要高效的转运能力。文章从谷氨酸棒杆菌的底物转运和氨基酸的分泌转运以及氨基酸的再吸收等方面对近年来的研究进展进行综述，并展望了未来发展方向。