敲除pknG提高谷氨酸棒杆菌L-谷氨酸和GABA产量

Deletion of pknG Improves the Production of L-Glutamate and GABA in Recombinant Corynbacterium glutamicum

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2017.02.011

中文关键词: γ-氨基丁酸 谷氨酸棒杆菌 pknG基因

英文关键词: γ-aminobutyric acid,Corynbacterium glutamicum,pknG gene

基金项目:

作者

单位

王楠楠

食品科学与技术国家重点实验室江南大学江苏 无锡 214122

江南大学 工业生物技术教育部重点实验室江苏 无锡 214122

江南大学 食品安全与营养协同创新中心江苏 无锡 214122

倪亚兰

食品科学与技术国家重点实验室江南大学江苏 无锡 214122

江南大学 工业生物技术教育部重点实验室江苏 无锡 214122

江南大学 食品安全与营养协同创新中心江苏 无锡 214122

史锋

食品科学与技术国家重点实验室江南大学江苏 无锡 214122

江南大学 工业生物技术教育部重点实验室江苏 无锡 214122

江南大学 食品安全与营养协同创新中心江苏 无锡 214122

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中文摘要:

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-gadB1-gadB2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。

英文摘要:

Gama(γ)-aminobutyric acid(GABA),which has a variety of physiological functions,is widely used in food,pharmaceutical and other industries. Two L-glutamate decarboxylase(GAD) genes(gadB1 and gadB2) were co-expressed previously in an L-glutamate producing strain Corynebacterium glutamicum ATCC13032,making the own accumulated L-glutamate be effectively transformed into GABA. To further enhance GABA production,the pknG gene encoding serine/threonine protein kinase PknG was deleted to improve the supply of GABA precursor L-glutamate. Then the co-expression plasmid pJYW-4-gadB1-gadB2 was transformed into pknG deletion strain and ATCC13032,generating the recombinant C. glutamicum strains SNW203 and SNW200. After the strains were fermented in fermenters,the production of both L-glutamate and GABA in SNW203 increased greatly when compared with SNW200. At 72 h of fermentation,GABA production in SNW203 increased to (30.2±0.3) g/L,55.4% higher than that in SNW200 and the total concentration of L-glutamate and GABA reached up to 0.3 mol/L,36.4% higher than that in SNW200. This result indicates that the deletion of pknG improves the biosynthesis of L-glutamate and GABA in recombinant C. glutamicum.

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