L-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,因其多样的生理功能,L-半胱氨酸在医药、化妆品和食品工业中有着广泛的应用.模块化代谢工程策略在细胞工厂的构建中具有极大的潜力.本研究利用碳硫模块协同表达策略进行大肠杆菌的L-半胱氨酸合成途径构建,构建了一株L-半胱氨酸合成基因工程菌.首先,通过增强L-半胱氨酸前体物质L-丝氨酸(serAf、serB和serCCg)的生物合成以及转录调控因子CysB的表达,L-半胱氨酸的产量由0提高到(0.38±0.02)g/L.然后,通过促进L-半胱氨酸转运和无机硫源的吸收同化、减弱L-半胱氨酸和L-丝氨酸的降解以及异源表达cysEf和cysBSt,L-半胱氨酸的产量提升至(3.82±0.01)g/L.最后,为了优化碳模块和硫模块的代谢通量,协同表达硫酸盐同化途径与硫代硫酸盐同化途径的基因cysM、nrdH、cysK以及cysIJ,得到L-半胱氨酸高产菌株.在500 mL摇瓶和2 L发酵罐中分别实现了(4.17±0.07)g/L和(11.94±0.1)g/L的L-半胱氨酸积累.研究结果表明,在细胞内通过对硫碳模块间代谢通量的协调控制,可以实现L-半胱氨酸的高效生物合成.研究结果为微生物发酵生产L-半胱氨酸的产业化奠定了基础.

生物合成;基因协同表达;L-半胱氨酸;代谢工程;发酵工程

张博;陈开;杨辉;吴梓丹;柳志强;郑裕国

浙江工业大学手性生物制造国家地方联合工程研究中心,浙江杭州310014;浙江工业大学生物工程学院浙江省生物有机合成技术研究重点实验室,浙江杭州310014

生物工程学报

[1]张博;陈开;杨辉;吴梓丹;柳志强;郑裕国-.基于碳硫模块平衡策略的大肠杆菌高产L-半胱氨酸菌株构建)[J].生物工程学报,2022(12):4567-4586

serAf,serB,serCCg,CysB,cysEf,cysBSt,cysM,nrdH,cysK,cysIJ,基因协同表达

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