代謝工程改造谷氨酸棒桿菌生產(chǎn)L-半胱氨酸方面取得進展

L-半胱氨酸是一種重要的含硫氨基酸，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和化妝品等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，L-半胱氨酸僅能通過毛發(fā)水解的方法生產(chǎn)，然而該工藝具有高污染和低得率等缺點，限制了L-半胱氨酸的大規(guī)模生產(chǎn)。近年來，隨著合成生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)L-半胱氨酸的研究引起了廣泛關(guān)注。然而由于L-半胱氨酸復(fù)雜的代謝途徑和嚴謹?shù)恼{(diào)控作用，通過微生物發(fā)酵法生產(chǎn)L-半胱氨酸的產(chǎn)量和得率較低，無法滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求。

中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員劉君帶領(lǐng)的微生物生理和代謝工程研究組以谷氨酸棒桿菌為宿主細胞，探究了L-半胱氨酸合成瓶頸，構(gòu)建了高效的L-半胱氨酸合成細胞工廠。該研究首先通過敲除半胱氨酸脫巰基酶和過表達自身的絲氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶（cysE），實現(xiàn)了L-半胱氨酸的積累。然后通過多種代謝工程策略進一步提高L-半胱氨酸的合成，包括增強關(guān)鍵酶CysE的表達強度；比較多個異源的CysE，尋找**的候選者；過表達L-半胱氨酸合成酶增強合成通量；比較多個異源的轉(zhuǎn)運蛋白，增強L-半胱氨酸的轉(zhuǎn)運能力以及提高前體絲氨酸的供給等策略。最終獲得的工程菌株CYS-19能夠積累947.9±46.5 mg/L L-半胱氨酸，是目前報道的利用谷氨酸棒桿菌生產(chǎn)L-半胱氨酸的最高水平。

該研究獲得國家自然科學(xué)基金、天津市自然科學(xué)基金的支持，相關(guān)研究結(jié)果已發(fā)表于applied Microbiology and Biotechnology 雜志。天津工生所博士生魏亮和客座研究生王浩為論文共同**作者，劉君為論文通訊作者。