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行业动态|天津工生所张学礼实验室在大肠杆菌中建立节能途径厌氧用甘油高产琥珀酸

阅读量：3718584 2019-10-23

甘油作为高还原力的碳源，在生产琥珀酸等还原性产物时具有一定优势，且理论上，1mol甘油与1mol CO2可合成1mol琥珀酸。但是，目前代谢工程改造微生物从甘油生产琥珀酸仍具挑战性，其中，能量供应不足被普遍认为是关键问题。
近日发表在《Metabolic Engineering》上的“Construction of an energy-conserving glycerol utilization pathways for improving anaerobic succinate production in Escherichia coli”中，研究者使用来自克雷伯氏菌的ATP依赖的二羟基丙酮激酶替代了大肠杆菌的天然磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）依赖的二羟基丙酮激酶，实现从甘油到PEP生成2个NADH，而不是原来的1个NADH和1个甲萘醇。NADH脱氢酶I将1个NADH的电子转移至1个甲萘醌生成甲萘醇并泵送4个质子，其中甲萘醇用于后续将PEP转化为琥珀酸（需要消耗1个NADH和1个甲萘醇）。额外产生的质子动力为细胞生长和琥珀酸盐排出的提供能量。使用这种节能的甘油利用途径后，琥珀酸酯滴度、生产率和胞内ATP含量分别增加了282％、63％和338％。最佳菌株YY-GS004在厌氧条件下， 96 h内可生产483 mM琥珀酸，产率为0.92 mol mol-1甘油。琥珀酸的比生产率为0.47 g g-1（DCW）h-1，是迄今为止甘油生产琥珀酸的最高生产率。本研究表明，节能的甘油利用途径可以解决甘油厌氧发酵生产琥珀酸酯过程中的能源问题。
来源：合成生物催化剂
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