应用合成生物学策略构建全细胞生物催化剂合成（S）-乙偶姻

论文摘要

目的:在大肠杆菌宿主中过量表达丁二酮还原酶（DAR）,同时构建辅酶NADH原位再生系统,利用全细胞高效催化丁二酮不对称还原合成（S）-乙偶姻。方法:PCR克隆多黏芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa） dar基因连到质粒pETDuet-1,转化至大肠杆菌（Escherichia coli） BL21（DE3）,构建重组菌E. coli BL21（DE3）-DAR;通过Hi Trap TALON柱亲和层析纯化表达产物DAR酶蛋白,测定DAR的比酶活和分子动力学参数。在重组菌E. coli BL21（DE3）-DAR中构建辅酶NADH原位再生系统,协同表达枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的葡萄糖脱氢酶（GDH）,构建重组菌E. coli BL21（DE3）-DAR/GDH,并以此重组菌为全细胞生物催化剂,优化催化条件,提高（S）-乙偶姻的产量和产率。结果:获得重组工程菌E. coli BL21（DE3）-DAR和E. coli BL21（DE3）-DAR/GDH。DAR以NADH为辅酶还原丁二酮的米氏常数Km、最大催化速率Vmax、催化常数Kcat分别为2. 59mmol/L、1. 64μmol/（L·min·mg）、12. 3/s,还原丁二酮生成（S）-乙偶姻光学的纯度为95. 86%,具有较好的催化效率和立体异构体选择性。构建辅酶NADH原位再生系统后,重组菌E. coli BL21（DE3）-DAR/GDH可高效催化丁二酮合成乙偶姻。在最优催化条件下分批补料,乙偶姻产量达51. 26g/L,转化率为81. 37%,生产速率为5. 13g/（L·h）。结论:使用非手性化合物原料丁二酮生产高附加值的手性化合物（S）-乙偶姻,以重组菌为全细胞生物催化剂合成（S）-乙偶姻,不需额外添加昂贵的辅酶,具有较高的生产应用价值。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 李检秀,陈先锐,陈小玲,黄艳燕,莫棋文,谢能中,黄日波

关键词: 全细胞生物催化剂,辅酶再生系统,丁二酮还原酶,乙偶姻

来源: 中国生物工程杂志 2019年04期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 广西科学院非粮生物质酶解国家重点实验室国家非粮生物质能源工程技术研究中心广西生物炼制重点实验室,广西大学生命科学与技术学院亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室

基金: 广西科技计划(桂科合14125008-2-22),国家自然科学基金(21466007,31400079)资助项目

分类号: Q81

DOI: 10.13523/j.cb.20190408

页码: 60-68

总页数: 9

文件大小: 468K

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