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。     

三磷酸腺苷供应优化促进谷氨酸棒杆菌产氨基酸的研究进展

谷氨酸棒杆菌是目前氨基酸生产中最主要的工业菌株,其中三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)是该菌生产各种氨基酸所需能量的主要来源。以ATP供应为导向,在谷氨酸棒杆菌中开发具有可人工调控的ATP供应的细胞工厂是提高生物产量的一种关键策略。因此,通过调控谷氨酸棒杆菌的ATP供应从而促进氨基酸的生产引起了广泛关注。该文综述了近年来通过操纵ATP供应调控谷氨酸棒杆菌产氨基酸的研究进展,为进一步改善谷氨酸棒杆菌生产氨基酸提供思路,也为其他工业菌株的工业生产优化提供参考。     

浅谈棒杆菌的谷氨酸分泌机理

在近半个世纪前的1957年，日本的Dr．S．Udeka和Dr．S．Kinoshita发现谷氨酸棒杆菌及其泄漏谷氨酸的独到特性以来，基于这个原始发现选育出的许多该细菌的突变株已经应用到发酵法生产L-谷氨酸，并达到了500m^3的工业发酵生产规模。尽管谷氨酸发酵生产已有40多年的历史以及多年对谷氨酸菌的详细研究，但是对于棒杆菌的谷氨酸分泌机理仍然未能完全阐明清楚。     

谷氨酸棒杆菌分支链氨基酸合成的转录调控

谷氨酸棒杆菌中存在复杂的转录调控系统,其调控机制不清晰的问题严重制约着代谢工程策略的选择与应用.目前,针对谷氨酸棒杆菌分支链氨基酸合成的转录调控网络展开了一系列研究,发现了诸多转录调控因子及其靶向调控基因,而其具体调控机制及不同调控模块间的相互作用仍有待进行深入研究.随着转录调控网络的深入研究,将为谷氨酸棒杆菌的代谢工程改造提供更有方向性的指导.目前,对谷氨酸棒杆菌中心碳代谢、分支链氨基酸合成过程中重要转录调控因子进行了相应的介绍.     

吐温40作为谷氨酸发酵促进剂的机制研究进展

吐温(Tween)是一种安全的非离子型表面活性剂,被广泛应用于乳化剂、油类物质的增溶剂和微生物发酵促进剂等。其中Tween 40被发现可以明显提高谷氨酸棒杆菌等棒杆菌属产谷氨酸的量,因此引起了相关科研工作者对其作用机制的关注。文中主要对Tween 40诱发谷氨酸棒杆菌高产谷氨酸的机制进行综述,并分析研究过程中亟待解决的问题及发展趋势。     

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。     

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。     

钝齿棒杆菌产精氨酸代谢途径中argB基因的扩增及其序列分析

根据GenBank报道的谷氨酸棒杆菌ATCC13032序列,设计并合成一对引物,获得了全长argB基因片段.将其克隆到pGEM T Easy载体中,经测序鉴定后,以其为DIG标记探针,通过SouthernBlot分析钝齿棒杆菌A.S1.542与谷氨酸棒杆菌ATCC13032,argB基因核苷酸同源性高达99%,氨基酸序列95%相同.     

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。     

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.     

代谢工程改造谷氨酸棒杆菌合成四氢嘧啶

为了获得四氢嘧啶生产菌株并利用此菌株提高四氢嘧啶产量,以谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）野生菌株ATCC13032为研究对象,以赖氨酸积累量为评价指标,强化了天冬氨酸-β-半醛合成代谢流;通过阻断赖氨酸输出通道LysE,表达不同来源的四氢嘧啶操纵子ectABC,获得了四氢嘧啶生产菌株;通过强化天冬氨酸转氨酶和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）再生途径,进一步提高四氢嘧啶产量。结果表明,构建了一株高产赖氨酸的谷氨酸棒杆菌工程菌株LYS-3,赖氨酸积累量为28.48 g/L;表达操纵子HEectABC的谷氨酸棒杆菌ECT-3四氢嘧啶产量达到17.21 g/L;过表达基因aspC和ECpntAB谷氨酸棒杆菌ECT-6,摇瓶发酵四氢嘧啶产量达到21.85 g/L。研究结果可为天冬氨酸-β-半醛衍生物的生物合成提供参考。     

谷氨酸棒杆菌生产缬氨酸的代谢工程研究进展

L-缬氨酸是人体必需的三种支链氨基酸之一,在生命代谢过程中起着非常重要的作用,因此被广泛应用于食品、医药及饲料等行业。目前,L-缬氨酸主要采用微生物发酵法生产,而谷氨酸棒杆菌是最常用的生产菌种。作者分析了谷氨酸棒杆菌中L-缬氨酸的生物合成途径和代谢调控,综述了对其进行代谢工程改造来提高L-缬氨酸产量的最新研究进展。     

谷氨酸棒状杆菌高效发酵谷氨酸的关键分子机理研究进展

谷氨酸是世界上产量最大的氨基酸,在食品、医药、工农业等领域具有广泛的用途。谷氨酸棒状杆菌是工业生产谷氨酸的主要菌株,从发现谷氨酸棒状杆菌以来,国内外在谷氨酸过量产生机理方面的研究已取得了一定的科研成果。本文就发酵过程中基因转录水平、关键酶酶活、细胞膜与运输蛋白的结构3个层面机理的研究进展做一综述。最后对谷氨酸过量产生的机理进行分析,将来需从生理作用及调控因子等方面研究,进一步完善谷氨酸过量产生机理,以期对提高谷氨酸产量以及开发微生物合成其他生物产品提供参考和方向。     

Triggering mechanism of L-glutamate overproduction by DtsR1 in coryneform bacteria

The mechanism of L-glutamate-overproduction by Corynebacterium glutamicum, a biotin auxotroph, is very unique and interesting. L-Glutamate overproduction by this bacterium is induced by biotin-limitation and suppressed by an excess of biotin. Addition of a surfactant or penicillin is also induces L-glutamate overproduction even under excess biotin. After the development of general molecular biological tools such as cloning vectors and DNA transfer techniques, genes encoding biosynthetic enzymes were isolated. With those genes and tools, recombinant DNA technology can be applied to the analysis of biosynthetic pathways and the construction of C. glutamicum strains. In this review, recent studies on the triggering mechanism of L-glutamate overproduction by C. glutamicum are discussed. Disruption of the dtsR1 gene, which encodes a putative component of a biotin-containing enzyme complex that is involved in fatty acid synthesis, causes constitutive overproduction of L-glutamate. As in the case of biotin-limitation, i.e., addition of a surfactant or penicillin, dtsR1-disruption also reduces the activity of the 2-oxoglutarate dehydrogense complex (ODHC). These results indicate that the DtsR1 level affects the activity of ODHC. In our recent studies, a novel regulatory factor that suppresses the expression of DtsR1 was determined. Based on these findings, the triggering mechanism of L-glutamate overproduction is expected to be clarified in more detail.     

稀土元素对谷氨酸发酵产酸及其谷氨酸脱氢酶的影响

以目前我国谷氨酸发酵广泛使用的谷氨酸棒杆菌S9114 为实验菌株 ,研究了稀土元素对谷氨酸发酵产酸及其谷氨酸脱氢酶的影响。结果表明LaCl3、CeCl3和NdCl3浓度分别为 0 72 0、0 0 71和 0 0 0 7mmol/L时 ,促使谷氨酸发酵产酸水平提高 6%～ 8% ,对菌体的GDH NADPH的酶活性有显著的激活作用。实验还表明 ,稀土元素对纯化GDH NADPH的活性也有一定的调节作用     

谷氨酸棒杆菌3-脱氧-α-阿拉伯庚酮糖酸-7磷酸合成酶基因的克隆与过量表达

本实验对谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum) AS10111及其亚硝基胍诱变获得的丙氨酸和酪氨酸双营养缺陷型、抗3- 甲基色氨酸突变菌株JLC1 中3- 脱氧- α- 阿拉伯庚酮糖酸-7 磷酸合成酶(DS)基因进行克隆和序列分析,将突变体来源DS 基因构建pZ8-1-DSM 重组质粒,在谷氨酸棒杆菌突变株JLC1 中进行表达,重组菌株JLC1(pZ8-1-DSM)DS 酶活力分别是宿主菌和野生型菌株DS 酶活力的5.9 和7.3 倍,色氨酸产量达到14.90g/L,较宿主菌提高了65%。这表明通过在谷氨酸棒杆菌中过量表达3- 脱氧- α- 阿拉伯庚酮糖酸-7 磷酸合成酶基因可以有效提高该酶活力和色氨酸的产量。     

谷氨酰胺产生菌NS611的代谢流分析

建立并完善了谷氨酸棒杆菌NS611生产谷氨酰胺的中心碳代谢网络.研究了菌体生长和生产阶段的代谢流分布,结果说明该菌葡萄糖的代谢以糖酵解途径为主,在产酸阶段丙酮酸羧化反应的代谢流量较大。NADPH不是谷氨酸棒杆菌NS611代谢的限制性因素.研究了氮饥饿处理对代谢流分布的影响,提出要提高谷氨酰胺的产量必须适当保留α-酮戊二酸的向下氧化的功能,以保证能量供给.     

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.