设计大肠杆菌的Cad途径以l -赖氨酸生产戊二酸( Engineering the Cad pathway in Escherichia coli to produce glutarate from l -lysine )

J Wang C Gao X Chen L Liu

为了高效工业化生产广泛应用于化工和医药行业的重要C5平台化学品戊二酸酯，设计并体外重建了一条五酶级联途径，以l-赖氨酸为原料合成戊二酸酯。结果表明,大肠杆菌l-赖氨酸脱羧酶（Ec CA）、肺炎克雷伯菌腐胺转氨酶（Kpc PA）和氨基戊醛脱氢酶（Kpc PD）的酶表达水平不平衡,以及Kpc PA的催化效率较低,是酶的限速瓶颈。通过核糖体结合位点调节,使Ec CA：Kpc PA：Kpc PD的酶摩尔比约为4：8：7（体外获得的最佳比例）,并通过体积扫描和疏水性扫描,使Kpc PA对尸碱的活性由15.89±0.52U·mg1提高到75.87±1.51U·mg1。此外，过表达编码5-氨基戊酸(5AVA)导入子的gabP可显著减少5-氨基戊酸(5AVA)的胞外积累。将这些策略结合到工程菌Glu-02中,以100 g/l的l-赖氨酸为原料,在42 h内产生了77.62 g/l的戊二酸,以5 l为单位,产率和产率分别为0.78 g/g l-赖氨酸和1.85 g/l l-赖氨酸。本文的研究结果提供了一种新的、有潜力的工业规模的酶法从廉价氨基酸生产戊二酸的方法。首次实现了利用Cad途径将l-赖氨酸生物转化为戊二酸。提高Cad路线的转化效率使戊二酸在大肠杆菌中最大化。大肠杆菌获得了迄今为止最高滴度的戊二酸盐

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