以葡萄糖为底物合成2-吡咯烷酮重组谷氨酸棒杆菌的构建及发酵研究

• 作者: 中西秀树 张显 徐美娟 杨套伟 邵明龙 饶志明 马振锋
• 来源期刊: 食品与发酵工业
• 关键词: 谷氨酸棒杆菌 2-吡咯烷酮 CoA转移酶 γ-氨基丁酸 谷氨酸脱羧酶
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 所属期刊栏目: 研究报告
• 页码范围: 1-8
• 页数: 8页
• 字数: 6969字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13995/j.cnki.11-1802/ts.023680

摘要

2-吡咯烷酮(2-pyrrolidone)因在纺织和制药行业的广泛应用而受到越来越多的关注.通过对合成2-吡咯烷酮途径的关键酶CoA转移酶的挖掘及功能的研究,首次探索了从谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutami-cum)中建立2-吡咯烷酮合成途径,为未来可持续合成2-吡咯烷酮工业指明了方向.首先通过敲除N-乙酰谷氨酸激酶基因(argB)阻断L-精氨酸合成途径,促使更多葡萄糖流向L-谷氨酸.其次,通过表达将L-谷氨酸转化为γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的谷氨酸脱羧酶(Gad)突变体,获得合成GABA的重组菌.同时,异源表达经N-端RBS优化的丙酸厌氧菌(Anaerotignum propionicum)来源的CoA转移酶,实现了GABA向2-吡咯烷酮的转化.最终,构建的C.glutamicum EAGAN2重组菌株在5 L发酵罐补料分批发酵72 h时,积累了(8±0.3)g/L的2-吡咯烷酮.该研究首次在谷氨酸棒杆菌中建立了2-吡咯烷酮合成途径,实现了以廉价原料葡萄糖为底物一步法合成2-吡咯烷酮.