课题组再提升岩藻糖基乳糖产量

更新时间：2021-02-26 点击次数：7

2'-岩藻糖基乳糖(2'-FL)是最丰富的HMOs组分，已被FDA批准为婴幼儿配方奶粉的添加剂。因此，随着2'–FL的需求量逐渐增大，高效、安全生产2'-FL成为研究热点。化学合成法生产2'–FL产率低并且有毒试剂的使用为分离纯化造成困难；微生物法生产2'–FL涉及两步反应：GDP-L-岩藻糖的产生和乳糖岩藻糖基化，GDP-L-岩藻糖从补救途径仅在脆弱类杆菌9343中天然存在。大肠杆菌、谷氨酸棒杆菌、酿酒酵母作为GRAS菌株已经有报道建立起2'–FL合成途径。本文中，江南大学刘龙课题组在枯草芽孢杆菌中建立底物转运途径和辅因子再生系统，产率高于工程大肠杆菌2'–FL合成途径，相关文章发表在ACS Synthetic Biology：Engineering the substrate transport and cofactor regeneration systems for enhancing 2'-fucosyllactose synthesis in Bacillus subtilis。

研究者首先通过中引入脆弱类杆菌9343补救途径基因fkp，构建了2'-FL前体GDP-L-岩藻糖的合成途径，并通过过表达同源糖转运蛋白基因glcP，提高了岩藻糖的转运量。之后，通过引入不同来源的异源岩藻糖基转移酶基因构建了2'-FL的完整合成途径，发现幽门螺杆菌的futC基因是合成2'-FL的最佳基因。其次，通过引入大肠杆菌和乳酸克鲁维酵母的乳糖透性酶基因提高了底物乳糖的转运，通过删除内源性β-半乳糖苷酶基因yesZ阻止乳糖降解。最后，由于GDP-L-岩藻糖的合成消耗GTP，通过微调gmd、ndk、guaA、guaC、ykfN,、deoD、xpt基因表达量使GTP再生提高了GDP-L-岩藻糖和2'–FL的产量，2'–FL的产量达1035mg/L，高于该实验室之前通过人凝血酶适体上调fkp和futC基因，下调purR基因达到的2'–FL的产量674mg/L（前期工作：https://mp.weixin.qq.com/s/QmBCWaXIMeT_o_hX6DkHZg）。

在3L发酵罐中补料分批发酵，2'-FL的最高效价为5.01 g/L，虽然低于大肠杆菌47.0g/L，但产率可达0.85 mol/mol岩藻糖，高于大肠杆菌0.52 mol/mol。若加大对不同来源乳糖渗透酶的筛选力度，并对现有的乳糖渗透酶进行定向进化增加乳糖的输入可对该途径进行进一步优化。

（编辑：恒鲁生物）

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