改造大肠杆菌合成海藻糖途径以高效合成海藻糖

高超，张山，何永志，黄健忠，董志扬



改造大肠杆菌合成海藻糖途径以高效合成海藻糖

高超1，张山2，何永志2，黄健忠1，董志扬2

1 福建师范大学生命科学学院福建师范大学工业微生物教育部工程研究中心福建省现代发酵技术工程研究中心，福建福州 350108 2 中国科学院微生物研究所，北京 100101

高超, 张山, 何永志, 等. 改造大肠杆菌合成海藻糖途径以高效合成海藻糖. 生物工程学报, 2015, 31(12): 1784−1788.Gao C, Zhang S, He YZ, et al. Construction of a recombinant Escherichia coli for high trehalose production. Chin J Biotech, 2015, 31(12): 1784−1788.

海藻糖是相容性溶质的一种，因其具有多种生物学功能，在食品、化妆品、药品以及器官移植等方面均有很广泛应用。然而近几年生产海藻糖主要集中在使用酶催化的方法，虽然这种方法的转化效率高，但是却存在着副产物的问题，难以得到高纯度的海藻糖产品，严重制约了海藻糖的应用。本文通过基因工程技术在大肠杆菌中构建了海藻糖高效合成新途径，通过全细胞催化合成海藻糖。利用PCR技术在哈氏噬纤维菌中克隆获得海藻糖双功能合成酶基因 ()，采用pTac-HisA高效表达载体，实现海藻糖双功能合成酶基因 () 高效表达，利用高效表达菌株进行全细胞催化，将葡萄糖高效转化为海藻糖。结果表明海藻糖合成酶基因 () 在中成功实现表达，该酶能够在胞内将葡萄糖高效转化为海藻糖，并将其转运到胞外，实现海藻糖的高效率合成，海藻糖的产量提高到1.2 g/L，相对转化率为21%。当将此高产菌株在发酵罐中进行转化时，海藻糖的产量达到13.3 g/L，葡萄糖的相对转化率达到48.6%。采用海藻糖合成酶基因高效表达并且应用于海藻糖全细胞合成催化在国内外尚属首次报道，海藻糖的转化率及产率都已达到文献报道最高水平，本研究为开拓海藻糖生产新技术奠定了基础。……