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微生物所于波研讨组实现精草铵膦手性前体的高程度发酵分解

作者: 宣布时候:2021.08.03 文章来历:

  草铵膦属于膦酸类除草剂,可以或许按捺动物氮代谢路子中的谷氨酰胺分解酶,从而搅扰动物的代谢,使动物灭亡。草铵膦具备杀草谱广、低毒、活性高和情况相容性好等特色,其阐扬活性感化的速率比百草枯慢而优于草甘膦。跟着国度明令制止百草枯,并将慢慢下降草甘膦的利用的政策指点,草铵膦的市场远景广漠。今朝化学分解的草铵膦均为DL外消旋体,但仅L-草铵膦具备除草感化,而D型则几近无活性。若制成唯一L-草铵膦(也称精草铵膦)的产物停止利用,可以使草铵膦的用量削减一半,明显进步经济性,下降利用本钱,加重情况压力。 

  L-高丝氨酸是一种天然存在的非卵白氨基酸,具备L--α-氨基酸的根基骨架,并且其γ-羟基具备多样的化学活性,是以在药物学、心理学等方面有主要利用远景。因为其布局活性,L-高丝氨酸及其衍生物作为手性中心体,在手性化学品分解范畴也具备较好的利用潜力。因为今朝较低的发酵效力,L-高丝氨酸是多数还未实现范围化出产的氨基酸种类。L-高丝氨酸具备L-草铵膦不异的份子骨架,是制备L-草铵膦的抱负手性前体。中科院微生物所研讨团队经由过程体系阐发大肠杆菌中L-高丝氨酸的代谢收集,设想了一条从葡萄糖到L-高丝氨酸的高强度发酵线路。L-天冬氨酸是L-高丝氨酸分解的前体。经草酰乙酸分解L-天冬氨酸再到L-高丝氨酸的厌氧路子(定名为AspC路子)具备最高的实际转化率(2.0 mol/mol),可是缺少复原力;经富马酸分解L-天冬氨酸的耗氧路子(AspA路子)具备较低的转化率(1.0 mol/mol),但充裕复原力。经由过程路子耦合设想,成立了复原力全体均衡的发酵路子,并将复原力供应路子中开释的CO2厚利用,设想的路子实际上不丧失C元素。 

  AspC路子:Glucose + 6 NADPH + 2 CO2 = 2 L-Homoserine + 2 NADH 

  AspA路子:Glucose + 2 NADPH = L-Homoserine + 2 CO2 + 5 NADH + FADH2 

  耦合路子:2 Glucose + 8 NADPH = 3 L-Homoserine + 7 NADH + FADH2 

  根据上述路子设想思绪,经由过程体系代谢工程革新,邃密调控L-天冬氨酸两条分解通量配比,加强工程菌株路子关头酶的抒发程度和L-高丝氨酸外排才能,进一步优化发酵工艺,L-高丝氨酸的发酵程度冲破84 g/L,产率1.96 g/L/h,转化率0.5 g/g葡萄糖,具备较好的经济性。 

  

  研讨“Highly efficient production of L-homoserine in Escherichia coli by engineering a redox balance route”为题,2021728日在线颁发于Metabolic Engineering期刊上,已请求中国发现专利2项。中科院微生物研讨所2018级博士生牟庆璇为论文第一作者,于波研讨员和财产室发酵平台主任毛贤军博士为论文配合通信作者,微生物研讨所陶勇研讨员为该任务实现供给了主要的指点和赞助。研讨任务获得科技部重点研发打算和国度天然迷信基金委面上名目帮助。 

  “穷理乃至其知,反躬以践实在”,在本论文颁发前,中科院微生物研讨所已与企业正式签定了手艺排他允许条约,今朝两边在主动推动财产化落地。 

    

  论文链接: 

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