グルタミン酸生産菌の代謝工学の新展開：オキサロ酢酸過剰生産型代謝への改変

谷氨酸产生菌代谢工程新进展：草酰乙酸过量生产型代谢的修饰

基本信息

批准号：
23580096
负责人：
和田大
金额：
$ 3.41万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23580096/
关键词：
コリネ型細菌オキサロ酢酸代謝工学

项目摘要

最終年度は事業廃止のため実施せず。研究期間全体を通じて実施した研究の成果【目的】ピルビン酸キナーゼ(PYK)は、ホスホエノールピルビン酸(PEP)からピルビン酸への変換を触媒する。これまでの研究でPYK欠失株では過剰なPEPの蓄積を避けるために、PEPからオキサロ酢酸生成方向へと代謝が傾くことを報告した。一方てで、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(PEPCx)は、ホスホエノールピルビン酸からオキサロ酢酸へのアナプレロテイック反応を触媒している。そこで本研究では、PEPCxのアスパラギン酸によるフィードバック阻害の解除がアミノ酸生産に与える影響を解析した。【方法】C. glutamicum ATCC13032およびPYK欠失株に、PEPCxのフィードバック阻害を解除する変異を導入した。得られた株を、ビオチン量を制限したグルタミン酸発酵条件下で培養し、その発酵特性について解析を行った。また、各株の細胞抽出液をアナプレロテイック経路およびTCAサイクル関連酵素の活性測定に供した。【結果】PEPCx変異株およびPEPCx変異かつPYK欠失二重変異株において、親株よりも最大生育量の減少が見られた。しかし、糖消費速度(OD660当たり)に有意な差はみられなかった。一方でグルタミン酸およひアスパラギン酸濃度は、両株において有意な上昇が認められた。以上の表現型および酵素活性測定の結果から、PEPCxのアスパラギン酸によるフィードバック阻害の解除は、PYK欠失と同様に、PEPの代謝をオキサロ酢酸生成方向に傾かせることが示唆された。また、二重変異株では更なるグルタミン酸生産量の増大が観察されたことから、グルタミン酸生産においてはオキサロ酢酸の供給量が重要な因子であることが改めて示唆された。

由于废除该项目，未实施最后一年。在整个研究期间进行的研究结果[目的]丙酮酸激酶（PYK）催化磷酸烯醇丙酮酸（PEP）向丙酮酸的转化。先前的研究报告说，新陈代谢从PEP倾斜到PYK缺失菌株中草酸乙酸的产生，以避免过多的PEP积累。同时，磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（PEPCX）催化磷酸烯醇丙酮酸对草乙酸的anaprerotototic反应。因此，在这项研究中，我们分析了天冬酸对反馈抑制对氨基酸产生的抑制作用的影响。方法：将反馈抑制PEPCX的突变引入到谷氨酸梭菌ATCC13032和PYK缺失菌株中。在谷氨酸发酵条件下培养所得的菌株，生物素量有限，并分析了发酵特性。此外，将每个菌株的细胞提取物遵循anaprerotechnic途径和与TCA循环相关酶的活性。结果：与母体菌株相比，PEPCX突变体和PEPCX突变体和PYK缺失双突变体的最大生长速率降低。但是，在糖消耗率中没有发现显着差异（每个OD660）。另一方面，两种菌株中谷氨酸和天冬氨酸浓度的显着增加。上述表型和酶活性测量结果的结果表明，与OxaloAcetate产生的方向上，通过天冬氨酸倾斜度对PEPCX的反馈抑制，类似于PYK缺失。此外，在双突变菌株中观察到谷氨酸产生的进一步增加，这再次表明草乙酸的供应是谷氨酸产生的重要因素。