語音播報
麥角硫因是具有抗氧化、抗炎和抗衰老活性的稀有氨基酸,在食品、化妝品及醫(yī)藥等領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用前景。相比于傳統(tǒng)從食用真菌中提取方式,微生物發(fā)酵法具有綠色、可持續(xù)和規(guī)?;a(chǎn)的潛力。然而,發(fā)酵生產(chǎn)麥角硫因受限于產(chǎn)量低和成本高等問題。
近日,中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員張燕飛與中國科學(xué)院院士趙國屏研究團隊,在微生物發(fā)酵合成麥角硫因方面取得進展。研究團隊在大腸桿菌中集成了甜菜堿驅(qū)動的甲基供給模塊和無機硫模塊,建立了低成本、高產(chǎn)量的麥角硫因生物制造新體系,實現(xiàn)了發(fā)酵過程中對昂貴氨基酸外源補充的完全替代。該體系建立了不依賴氨基酸前體添加的高產(chǎn)麥角硫因細胞工廠,產(chǎn)量達到目前文獻報道最高水平(7.2 g/L),為麥角硫因綠色、低成本工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
團隊引入來自Neurospora crassa的Egt1基因和Mycobacterium smegmatis的EgtD及EgtE基因,在大腸桿菌中構(gòu)建了麥角硫因合成途徑。為替代甲基供體,團隊進一步引入Thioclava nitratireducens來源的BHMT基因,利用甜菜堿作為甲基供體,構(gòu)建了高效的甲基循環(huán)模塊,使麥角硫因產(chǎn)量提升57%。同時,為避免發(fā)酵過程中外源添加半胱氨酸并緩解胞內(nèi)半胱氨酸積累帶來的代謝壓力,團隊引入無機硫利用途徑,通過過表達來自厭氧細菌的EanB基因,構(gòu)建了以無機硫、L-組氨酸與甜菜堿為底物的麥角硫因發(fā)酵合成體系。優(yōu)化后,搖瓶發(fā)酵麥角硫因產(chǎn)量達456±9mg/L;在進一步優(yōu)化組氨酸合成、解除甲硫氨酸反饋抑制、增強麥角硫因轉(zhuǎn)運后,產(chǎn)量提升至1206±50mg/L;最終在5L發(fā)酵罐補料發(fā)酵中達到7.2g/L。
該研究為麥角硫因工業(yè)化低成本生產(chǎn)提供了新方案,建立了可拓展的甲基-硫協(xié)同代謝平臺,為多種含甲基和含硫天然產(chǎn)物的規(guī)?;G色制造提供了技術(shù)支撐。
相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《生物技術(shù)趨勢》(Trends in Biotechnology)上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等的支持。

高效合成麥角硫因細胞工廠策略

麥角硫因合成中基于甜菜堿的甲基循環(huán)供給系統(tǒng)
© 1996 - 中國科學(xué)院 版權(quán)所有 京ICP備05002857號-1
京公網(wǎng)安備110402500047號 網(wǎng)站標(biāo)識碼bm48000002
地址:北京市西城區(qū)三里河路52號 郵編:100864
電話: 86 10 68597114(總機) 86 10 68597289(總值班室)
© 1996 - 中國科學(xué)院 版權(quán)所有 京ICP備05002857號-1
京公網(wǎng)安備110402500047號 網(wǎng)站標(biāo)識碼bm48000002
地址:北京市西城區(qū)三里河路52號 郵編:100864
電話: 86 10 68597114(總機) 86 10 68597289(總值班室)
© 1996 - 中國科學(xué)院 版權(quán)所有
京ICP備05002857號-1
京公網(wǎng)安備110402500047號
網(wǎng)站標(biāo)識碼bm48000002
地址:北京市西城區(qū)三里河路52號 郵編:100864
電話:86 10 68597114(總機)
86 10 68597289(總值班室)