琥珀酸对谷氨酸棒杆菌谷氨酸合成的影响

研究了在发酵培养基中添加琥珀酸对谷氨酸棒杆菌谷氨酸合成的影响。琥珀酸的添加使菌体生长受到一定程度的抑制，残糖有所升高，但是增加了谷氨酸的合成量。当琥珀酸添加量分别为3g／L、5g／L、7g／L、lOg／L、和20g／L时，谷氨酸合成量分别增加了3．57％，20．53％，46．43％，64．29％和81．25％。未见有类似的研究报道。     

信号肽及发酵条件优化促进胶原蛋白在谷氨酸棒杆菌中分泌表达

胶原蛋白独特的三股螺旋结构,使其具有良好的力学性能和生物相容性,在生物医学材料等方面有广泛应用。利用微生物表达重组胶原蛋白,具有发酵周期短、成本低、便于遗传操作等优点,近些年发展迅速,但分泌带有三股螺旋结构的重组胶原蛋白仍是研究的难点。该研究以来源于化脓性链球菌的胶原蛋白V-B为对象,搭建了谷氨酸棒杆菌分泌表达重组胶原蛋白的平台。在重组胶原蛋白V-B前端引入6种不同信号肽(CspB、PorB、Cg1514、CgR0949、Cg2052或TorA),构建重组表达载体,并转入食品级表达宿主谷氨酸棒状杆菌Corynebacterium glutamicum ATCC 13032中,结果显示PorB信号肽介导的分泌效果最好。此外,对PorB信号肽介导的分泌表达进行培养基、起始诱导菌浓度、诱导时长、IPTG浓度、溶氧的优化,最终胶原域B在摇瓶水平产量达到30 mg/L,是优化前的3倍,并通过圆二色谱表征,验证其正确折叠为三股螺旋。该研究为重组胶原蛋白在谷氨酸棒杆菌中的高效分泌表达奠定了基础。     

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。     

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。     

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。     

谷氨酸棒状杆菌的谷氨酸分泌模式初探

在不同初始生物素添加量的条件下进行谷氨酸发酵实验,探讨生物素对谷氨酸棒杆菌分泌谷氨酸的影响机制。实验结果表明:生物素浓度是控制胞内谷氨酸向胞外分泌的关键因素,生物素浓度进入亚适量范围后胞内谷氨酸开始向胞外分泌,名义生物素"亚适量"的浓度范围在1.97～2.29μg/g DCW。在菌体胞内谷氨酸正常向外分泌时添加20μg/L的生物素,谷氨酸正常向外分泌即停止,胞内谷氨酸浓度增加,进一步证明谷氨酸分泌受生物素浓度控制。通过胞内、胞外谷氨酸浓度对比及生物素所起的作用,提出了谷氨酸分泌的一种新的假定模式——"生物素浓度触发式分泌"模式。     

谷氨酸棒杆菌合成脂肪酸的研究进展

脂肪酸对于工业以及生物体都具有极其重要的作用。谷氨酸棒杆菌被广泛用于氨基酸、核苷酸以及脂肪酸等高附加值化学品的工业生产。文章结合近年来谷氨酸棒杆菌生产脂肪酸取得的最新成果,综述了脂肪酸微生物合成的代谢途径以及代谢工程进展,并展望了将来的研究方向。     

诱变法筛选高转化率谷氨酸棒杆菌

以谷氨酸棒杆菌MH021为出发菌株,经硫酸二乙酯（DES）三次诱变处理,磺胺胍和丙二酸抗性平板筛选,得到一株高转化率谷氨酸菌株。在含有80g/L葡萄糖的发酵培养基中进行摇瓶发酵28h,糖酸转化率较原始菌株提高了22.1%。     

基于代谢途径改造谷氨酸棒杆菌生产L-缬氨酸

L-缬氨酸是一种重要的支链氨基酸,随着市场对其需求量的不断提升,进一步提高L-缬氨酸的产量和糖酸转化率具有重要意义。在该研究中,使用实验室保藏的谷氨酸棒杆菌VHL-1作为出发菌株,通过对L-缬氨酸合成路径进行代谢改造显著提高了L-缬氨酸的产量和丙酮酸前体物的供应。首先,通过敲除ldh(编码乳酸脱氢酶)、poxB(编码丙酮酸氧化酶)、pyc(编码丙酮酸羧化酶)基因以及弱化alaT(编码丙氨酸转氨酶)基因表达来实现丙酮酸的富集。其次,通过强启动子P_tuf替换ilvBNC操纵子原始启动子并增加ilvBN(编码乙酰羟酸合酶)基因拷贝数来增强丙酮酸向L-缬氨酸合成的碳代谢流。最后,通过过表达支链氨基酸转运蛋白编码基因brnFE和调节蛋白编码基因lrp增强L-缬氨酸胞外输出效率。最终构建的重组菌株VHL-9在5 L生物反应器中进行补料分批培养,L-缬氨酸产量可到达(82.5±5.6) g/L,生产强度为1.15 g/(L·h),糖酸转化率为0.302 g/g葡萄糖。     

搅拌对谷氨酸棒杆菌絮凝的影响

谷氨酸棒杆菌等电点为4.2,当等电母液pH在3.2左右时,菌体zeta电势为正值,添加絮凝剂聚丙烯酸钠能有效使分散的细胞聚集成絮凝体。以菌体、COD及蛋白质去除率为指标,借助Mastersize 2000测定絮凝体粒度分布,考察了搅拌速率和搅拌时间对絮凝的影响。结果表明,在搅拌转速为400 r/min,搅拌时间为50 s时,絮凝效果最好,菌体、蛋白质、COD去除率分别达到99%、75%、55%以上,絮凝体粒径达到491μm,C.V.值为53.52%。搅拌速率和搅拌时间在很大程度上影响絮凝效果和絮凝体大小,控制搅拌速率和搅拌时间可以优化絮凝效果和优选絮凝体大小,增强絮凝后的沉降过滤。     

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.     

敲除pknG提高谷氨酸棒杆菌L-谷氨酸和GABA产量

γ-氨基丁酸(GABA)具有多种生理功能,被广泛应用于食品、医药等行业。在谷氨酸棒杆菌ATCC13032中表达来自短乳杆菌的两个谷氨酸脱羧酶(GAD)编码基因gadB1、gadB2,可将其自身积累的L-谷氨酸有效转变成GABA。为了进一步提高GABA产量,首先在ATCC13032中敲除了丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶PknG的编码基因pknG,以提高GABA的前体物质L-谷氨酸的供应,然后将GAD表达质粒pJYW-4-gad B1-gad B2转入pknG敲除菌株和ATCC13032中,构建出重组菌SNW203和SNW200,最后对两个重组菌进行上罐发酵。结果表明:相对于SNW200,菌株SNW203的L-谷氨酸和GABA产量都有所提高。发酵72 h后,GABA产量为(30.2±0.3)g/L,相对于SNW200提高了55.4%,L-谷氨酸和GABA的总摩尔浓度为0.3 mol/L,提高了36.4%。这说明敲除pknG能够促进重组谷氨酸棒杆菌的L-谷氨酸和GABA生物合成。     

代谢工程改造谷氨酸棒杆菌合成透明质酸

透明质酸是一种被广泛应用于医药、化妆品和食品等领域的糖胺聚糖。透明质酸的主要工业生产菌株为兽疫链球菌,由于该细菌具有致病性,因此迫切需要构建安全的透明质酸生产菌株。通过在食品级表达宿主谷氨酸棒杆菌中异源表达透明质酸合酶基因(pmHasA),实现了透明质酸的合成,摇瓶中产量达到0.35 g/L。通过强化代谢途径中尿苷二磷酸-葡萄糖脱氢酶基因(ugdA2)和磷酸氨基转移酶基因(glmS)的表达以及敲除乳酸脱氢酶基因(ldh),透明质酸产量提高至0.81 g/L。在此基础上优化诱导条件,确定异丙基-β-D硫代半乳糖苷浓度为0.8 mmol/L,诱导剂添加时间为2 h时,摇瓶中透明质酸产量最高达到1 g/L。经过3 L发酵罐分批补料发酵,透明质酸产量达到4.8 g/L。该文通过调控谷氨酸棒杆菌代谢途径实现了透明质酸安全、高效的合成,为食品级透明质酸的生产奠定了基础。     

谷氨酸棒杆菌ATCC13032原生质体的制备与再生

以谷氨酸棒杆菌ATCC13032为出发菌,研究了青霉素浓度及溶菌酶浓度对原生质体形成率的影响,以及氯化钙和二甲基亚砜等物质的添加对其再生率的影响.结果表明最佳青霉素浓度及溶菌酶浓度分别为0.6 U/mL和1 mg/mL,在此条件下谷氨酸棒杆菌ATCC13032原生质体形成率达96％.为进一步提高原生质体再生率,尝试了4种添加物,其中氯化钙及二甲基亚砜能显著提高原生质体再生率.当3 g/L氯化钙和10 mL/L的二甲基亚砜组合添加时原生质体再生率更可达34％,是未添加的2.1倍,达到采用夹层法培养能获得再生率的最大值.     

谷氨酸棒杆菌的氨基酸输送系统的存在、功能及其在氨基酸生产上的重要性

主要介绍了谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)中各种氨基酸输送系统及其基因、底物、特性和在氨基酸生产上的应用.     

利用谷氨酸棒杆菌CRISPRi系统构建L-缬氨酸高产菌株

作为8种必需氨基酸之一,L-缬氨酸在生物体内起着重要的生理生化作用。微生物体内丙酮酸是L-缬氨酸生物合成的唯一前体物质,同时也是重要的中间代谢物,因此L-缬氨酸的高效积累和细胞生长是相互影响的。为保证细胞正常生长,同时可以大量积累L-缬氨酸,研究建立了一套应用于谷氨酸棒杆菌的CRISPRi技术,并利用此技术实现了三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA)和磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway,PPP)中多个基因相对转录水平不同程度的调控。通过摇瓶实验,确定了编码丙酮酸脱氢酶的基因aceE和编码6-磷酸葡萄糖脱氢酶的基因Cgl1576是利于L-缬氨酸积累的有效修饰靶点。对aceE翻译起始区域(DNA序列中起始密码子ATG区域)弱化时,L-缬氨酸可积累34.6 g/L,对Cgl1576翻译起始区域弱化时,L-缬氨酸可积累32.3 g/L,较对照菌株分别提高了6.1和3.8 g/L。此外,对同时弱化aceE和Cgl1576两个靶点基因进行了多种尝试并确定同时弱化aceE和Cgl1576的翻译起始区域效果最佳,最终得到的菌株可积累L-缬氨...     

稀土元素对谷氨酸棒杆菌S9114 生长和形态的影响

研究了稀土元素氯化亚铈对谷氨酸棒杆菌S9114的生长及形态的影响。结果表明，低浓度氯化亚铈在生长前期，对谷氯酸棒杆菌S9114的生长有轻微的促进作用，茵落和细胞大小略有增加；但随着处理浓度的提高和时间的延长，茵体的生长繁殖受到抑制。当氯化亚铈浓度大于0．531mmol／L时，茵落和细胞明显变小，大部分细胞的形态发生了改变。     

谷氨酸棒杆菌苏氨酸脱氨酶基因敲除及对L-亮氨酸发酵的影响

L-异亮氨酸是L-亮氨酸发酵的主要副产物,L-异亮氨酸的积累对L-亮氨酸的发酵及提取均产生不利影响。采用基因重组技术敲除L-亮氨酸产生菌-谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)TGL8207的苏氨酸脱氨酶基因ilvA,构建了ilvA缺失株谷氨酸棒杆菌(C.glutamicum)TGL8207 ilvA。发酵结果显示:ilvA基因缺失对TGL8207 ilvA的生长影响很小。与供试菌比较,TGL8207 ilvA的L-亮氨酸产量和糖酸转化率分别提高了8.4%和1.9%。     

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.