毕赤酵母全细胞催化合成新型高倍甜味剂莱鲍迪苷A

本研究构建经密码子优化后的UDP-糖基转移酶UGT76G1和蔗糖合成酶AtSUS基因的重组毕赤酵母菌株GS115/p PIC9KUGT/p PICZA-At SUS,实现双酶在毕赤酵母中的胞内共表达。利用共表达菌株作为全细胞催化剂在体外进行催化反应,可成功将ST转化为RA,并在此基础上对其最适反应温度、反应p H、底物UDP浓度与底物蔗糖浓度条件进行优化。重组菌株经甲醇诱导,对不同发酵时间菌体的催化能力进行探究,确定发酵120 h菌体催化能力最佳,RA产量为0.58 mg/mL。对共表达菌株催化体系中全细胞催化条件进行优化,优化后的催化体系为:反应pH 7.0,UDP浓度1 mM,蔗糖浓度70 mM,MgCl_2浓度3 mM,ST浓度10 mg/mL,将OD_(600)为30的细胞与上述体系混合后在最适温度45℃下,200 r/min反应15 h,重组菌可将10 mg/mL ST转化为7.46 mg/mL RA,为RA酶法生物合成及其产业化应用提供技术支持。     

体外多酶级联反应体系高效合成莱鲍迪苷M

为建立体外多酶级联反应体系高效合成莱鲍迪苷M（Rebaudioside M,RM）,该文分别构建了含有甜叶菊来源的糖基转移酶UGT76G1和水稻来源的糖基转移酶EUGT11以及拟南芥来源的蔗糖合成酶SUS1的重组大肠杆菌,将甜菊苷经一锅法催化合成RM。为提升该体系中限速酶EUGT11的酶活,从而提升整个体外多酶级联反应体系的RM产量,本文将该酶表达质粒的T7启动子核心区域串联,并比较一重、二重、三重和四重启动子启动转录时该酶活性,当三重启动子启动转录时,重组酶EUGT11的酶活力最高,是一重启动子启动转录时的2.13倍,在酶活力配比为SUS1:UGT76G1:EUGT11/3 copies of T7=1:2:6.39的体外多酶级联反应体系中,RM产量为3.79 mmol/L,较酶活力配比为SUS1:UGT76G1:EUGT11=1:2:3的体外多酶级联反应体系中,RM的产量提升了2.35倍。该文成功建立了高效合成RM的体外多酶级联反应体系,为此后工业化酶法合成RM提供理论和数据支持。     

体外偶联UDP-糖基转移酶与蔗糖合成酶 高效催化合成莱鲍迪苷A

本研究构建了UDP-糖基转移酶UGT76G1基因的重组毕赤酵母菌株GS115/pPIC9K-UGT76G1和绿豆来源的蔗糖合成酶(mbSUS)基因的重组毕赤酵母菌株GS115/pPIC9K/pPICZA-mbSUS。通过甲醇诱导产酶,制备UDP-糖基转移酶UGT76G1和蔗糖合成酶,并构建生物催化级联反应体系,生物催化甜菊糖苷(Stevioside,ST)合成莱鲍迪苷A(rebaudioside A,RA),有效实现了级联反应体系中尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)的循环利用。本研究通过反应条件优化,发现级联反应中的限速酶是糖基转移酶UGT76G1,添加酶活比例为U_((UGT76G1)):U_((mbSUS))=6:1为合成莱鲍迪苷A的最佳酶活比例,在pH7.0,UDP浓度1mM,蔗糖浓度50mM,MgCl_2浓度3 mM的反应条件下,10 mM ST转化合成8.20±0.11 mM RA,RA的产率达到82.91%,与在大肠杆菌表达系统中相比,极大缩短了催化反应时间。利用体外偶联UDP-糖基转移酶与蔗糖合成酶催化合成RA为酶法高效生物合成RA及其产业化应用提供技术支持。