共表达甘油脱氢酶和二羟丙酮激酶对大肠杆菌生长及甘油代谢的影响_魏淼VIP免费

第9卷第5期2011年9月生物加工过程ChineseJournalofBioprocessEngineeringVol．9No．5Sep．2011doi:10．3969/j．issn．1672－3678．2011．05．012收稿日期:2011－03－25基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2009CB724700)作者简介:魏淼(1984—)，男，江苏徐州人，硕士研究生，研究方向:生物化工;李艳(联系人)，讲师，E-mail:liyan@njut．edu．cn共表达甘油脱氢酶和二羟丙酮激酶对大肠杆菌生长及甘油代谢的影响魏淼，刘欢，李艳，严明，许琳(南京工业大学生物与制药工程学院，南京210009)摘要:考察共表达甘油脱氢酶(GldA)和二羟丙酮激酶(DhaKLM)对大肠杆菌生长及甘油代谢的影响。结果表明:在好氧条件下，共表达甘油脱氢酶及二羟丙酮激酶可以提高大肠杆菌利用甘油合成菌体的效率，利用等量的甘油，重组菌最高菌密度比对照菌提高了70%，细胞干质量为3.54g(以每升发酵液计)。在厌氧条件下，仅共表达甘油脱氢酶并不能促进大肠杆菌的甘油代谢，而同时共表达甘油脱氢酶和二羟丙酮激酶可以明显提高大肠杆菌代谢甘油的能力，每克菌体消耗的甘油量提高了42%，每克干细胞中达11.08g，代谢产物组成也发生显著变化，乙酸成为主要产物。这说明共表达gldA及dhaKLM基因能有效促进大肠杆菌好氧利用甘油生长及厌氧甘油代谢的能力。关键词:二羟丙酮激酶;大肠杆菌;甘油脱氢酶中图分类号:Q78文献标志码:A文章编号:1672－3678(2011)05－0059－06EffectsongrowthandglycerolmetabolisminE．colibycoexpressionproteinGldAandDhaKLMWEIMiao，LIUHuan，LIYan，YANMing，XULin(CollegeofBiotechnologyandPharmaceuticalEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China)Abstract:TheeffectsongrowthandglycerolmetabolisminE．colibyoverexpressingtheglyceroldehydro-genaseanddihydroxyacetonekinasewereinvestigated．Theresultsshowedthatcoexpressingofglyceroldehydrogenaseanddihydroxyacetonekinasecouldimprovetheefficiencyofcellsynthesisby70%underrecombinantE．coliunderanaerobicconditionandthedrycellweight(DCN)reached3.54g/L．Underanaerobiccondition，onlyoverexpressingglyceroldehydrogenasewithoutdihydroxyacetonekinasecouldnotimprovetheabilityofglycerolmetabolisminE．coli．However，theabilityofglycerolmetabolismwassignificantlyimprovedbycoexpressingglyceroldehydrogenaseanddihydroxyacetonekinaseinrecombi-nantE．coliincreasedby42%comparedwiththewildstrain，and11.08g/gDCWglycerolwasreached．Productcompositionoftherecombinantchangedbyusingacetateasthemajorproduct．Keywords:dihydroxyacetonekinase;E．coli;glyceroldehydrogenase甘油是生物柴油生产过程中不可避免的副产物［1－2］。由于生物柴油产业成长快、生产规模增大，造成甘油的大量积累，对传统甘油产业产生冲击，也严重影响了生物柴油产业的经济效益［3］。甘油可以通过微生物发酵生产1，3－丙二醇、丁二酸、二羟基丙酮、H2和1，2－丙二醇等高附加值化学品［4－6］。与传统的发酵C源如葡萄糖(k=4)或木糖(k=4)相比，甘油中的碳(k=4.67)具有更高的还原性［7］，因此利于厌氧发酵生产丁二酸、醇类等还原性产品。大肠杆菌具有遗传背景清晰、基因操作简单、生产条件易于控制等优点，可用其构建甘油厌氧发酵平台。本研究通过构建表达大肠杆菌厌氧甘油代谢途径上的甘油脱氢酶基因(gldA)的重组大肠杆菌W3110(pTrcgldA)，和共表达甘油脱氢酶基因及二羟丙酮激酶基因(dhaKLM)的重组大肠杆菌W3110(pTrcdhaKLMgldA)，考察过表达这2个关键酶对大肠杆菌在厌氧条件下以甘油为C源的培养基中生长及甘油代谢的影响，为利用大肠杆菌厌氧发酵生产有机酸等高附加值化学品奠定初步基础。1材料与方法1.1菌株和质粒大肠杆菌DH5α、W3110和质粒pTrc99A由笔者所在实验室保藏，克隆载体pMD18-T购自TaKa-Ra公司。1.2培养基种子液采用LB培养基(g/L):胰蛋白胨10、酵母粉5、NaCl10。好氧发酵培养基(g/L):胰蛋白胨10、酵母粉5、NaCl10、甘油20。厌氧发酵培养基(g/L):NH4Cl0.5、MgCl20.05、K2...