1 株产γ-氨基丁酸植物乳杆菌谷氨酸脱羧酶基因的克隆与表达

谭 霄，孙 擎，曾 林，赵婷婷，谭金龙，张 庆,*，向文良

（1.西华大学食品与生物工程学院，四川省食品生物技术重点实验室，四川 成都 610039；2.西华大学古法发酵（酿造）生物技术研究所，四川 成都 610039）

γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）是广泛存在于植物、动物和微生物中的一种非蛋白质氨基酸[1]。在哺乳动物脑组织中，GABA是一种重要的抑制性递质，具有降血压、镇静神经、利尿、改善脑机能、增进脑活力等功能[2-3]。此外，GABA还具有抗热应激和提高饲料的利用率等作用[4]。因此GABA被广泛应用到食品、医药、保健品及农业等行业[5]。目前，合成GABA主要有化学合成法、植物富集法和微生物合成法，相比而言，微生物合成法具有条件温和、安全性好、耗能低等优点[6-10]，因此，近年来微生物合成法制备GABA受到国内外广泛关注，其中对红曲霉、酿酒酵母、乳酸菌等[11]研究较为深入，特别是具有保健作用的乳酸菌用于合成GABA受到人们的青睐。

乳酸菌合成GABA是通过谷氨酸脱羧酶（glutamate decarboxylase，GAD）专一性、不可逆地催化L-谷氨酸或钠盐α-脱羧而成[12]。GAD在野生乳酸菌中受到菌体自身代谢水平的控制，导致GAD的表达量不高[13]。同时，乳酸菌是兼性厌氧微生物，发酵周期较长，培养条件较难控制，而大肠杆菌（Escherichia coli）生长迅速、易于高密度发酵，易借助基因工程手段实现GABA的高效率生产[14-16]。目前，Park[17]、李杰[18]及Somasundaram[19]等分别将短杆菌、酿酒酵母、嗜热古菌的GAD转入到E. coli BL21（DE3）实现了异源表达；Mazzoli等[20]研究了短杆菌发酵产GABA转录组和蛋白质组的相互关系；李理等[21]研究植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）发酵不同时间点GABA产量和GAD相对表达量之间的关系；……