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食品与发酵工业  2019, Vol. 45 Issue (1): 14-21    DOI: 10.13995/j.cnki.11-1802/ts.017870
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大肠杆菌产脂肪酶代谢通量分析
左正三1,张柯2,宋萍2*,黄宝琪2, 方心草2, 黄和3
1(南京北盛荣能源科技有限公司,江苏 南京,211178)
2(南京工业大学 生物与制药工程学院,江苏 南京,211816)
3(南京工业大学 药学院,江苏 南京,211816)
Metabolic flux analysis of Escherichia coli producing lipase
ZUO Zhengsan1, ZHANG Ke2, SONG Ping2*, HUANG Baoqi2, FANG Xincao2,HUANG He3
1(Nanjing North Shengrong Energy Technology Co., Ltd,Nanjing 211178,China)
2(College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering, Nanjing Technology University, Nanjing 211816, China)
3(School of Pharmaceutical Sciences, Nanjing Technology University, Nanjing 211816, China)
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摘要 考察了5 L发酵罐中大肠杆菌表达枯草芽孢杆菌脂肪酶LipA的发酵特性,诱导2 h后,脂肪酶比活达到最高值18.11 U/mg。建立了E.coli代谢合成脂肪酶的反应网络,并通过代谢通量分析发现,经诱导产酶后,乳酸代谢通量增加,碳流通过糖酵解途径(embden-meyerhof-parnas pathway,EMP)生成乳酸,分流了部分合成生物量的碳流,降低了生物量合成的速率;缬氨酸通量的增加满足了脂肪酶合成的需求;ATP通量的减少,限制了脂肪酶的高效合成。该研究为进一步指导提高生产脂肪酶菌种的发酵条件优化和代谢途径改造提供了理论依据。
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左正三
张柯
宋萍
黄宝琪
方心草
黄和
关键词:  大肠杆菌  代谢通量分析  脂肪酶  LipA    
Abstract: This study investigated the fermentation characteristics of lipase LipA of Bacillus subtilis expressed by Escherichia coli in 5 L fermentor. After 2 h of induction, the maximum extracellular activity of lipase reached 18.11 U/mg. A reaction network for metabolic synthesis of lipase by E.coli was established. Through metabolic flux analysis, after inducing enzyme production, the metabolic flux of lactic acid increased. The carbon flux produced lactic acid through the embden-meyerhof-parnas(EMP) pathway, thus diverted the carbon flux of some synthetic biomass, and therefore reduced the biomass synthesis rate. The flux of proline increased to meet the needs of lipase synthesis. The reduction in the ATP flux limited efficient synthesis of lipase. This study provided a theoretical basis for further optimization of fermentation conditions and modification of metabolic pathways of lipase.
Key words:  Escherichia coli    metabolic flux analysis    lipase    LipA
收稿日期:  2018-05-25                出版日期:  2019-01-15      发布日期:  2019-02-01      期的出版日期:  2019-01-15
基金资助: 江苏省高等学校自然科学研究面上项目(17KJB53 0006);江苏高校品牌专业建设工程资助项目(PPZY2015B1 55);江苏省先进生物制造创新中心资助项目(XTE1854)
作者简介:  硕士研究生(宋萍助理研究员为通讯作者,E-mail:songping@njtech.edu.cn)。
引用本文:    
左正三,张柯,宋萍,等. 大肠杆菌产脂肪酶代谢通量分析[J]. 食品与发酵工业, 2019, 45(1): 14-21.
ZUO Zhengsan,ZHANG Ke,SONG Ping,et al. Metabolic flux analysis of Escherichia coli producing lipase[J]. Food and Fermentation Industries, 2019, 45(1): 14-21.
链接本文:  
http://sf1970.cnif.cn/CN/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.017870  或          http://sf1970.cnif.cn/CN/Y2019/V45/I1/14
[1] 孙宏丹,孟秀香,贾莉,等. 微生物脂肪酶及其相关研究进展[J]. 大连医科大学学报, 2001, 23(4):292-295.
[2] BANEYX F, MUJACIC M. Recombinant protein folding and misfolding in Escherichia coli[J]. Nature Biotechnology, 2004, 22(11):1 399.
[3] ANTONIEWICZ M R. Methods and advances in metabolic flux analysis: a mini-review[J]. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 2015, 42(3):317-325.
[4] GEBRESELASSIE N A, ANTONIEWICZ M R. (13)C-metabolic flux analysis of co-cultures: A novel approach[J]. Metabolic Engineering, 2015, 31:132.
[5] CALIK P, CALIK G, TAKAC S, et al. Metabolic flux analysis for serine alkaline protease fermentation by Bacillus licheniformis in a defined medium: Effects of the oxygen transfer rate [J]. Biotechnology and Bioengineering. 1999, 64(2): 151-167.
[6] SONG P, CHEN C, TIAN Q, et al. Two-stage oxygen supply strategy for enhanced lipase production by Bacillus subtilis, based on metabolic flux analysis[J]. Biochemical Engineering Journal, 2013, 71(1):1-10.
[7] 黄金,徐庆阳,温廷益,等. 不同溶氧条件下L-苏氨酸生物合成菌株的代谢流量分析[J]. 微生物学报, 2008, 48(8):1 056-1 060.
[8] 任婷月,周万里,张利群,等. 一种检测葡萄糖氧化酶活力的新方法[J]. 食品与发酵工业, 2015, 41(1):212-215.
[9] 阎博,赵林,谭欣,等. 浊度法快速测定培养液中的生物量[J]. 天津化工, 2003, 17(1):45-46.
[10] 宋萍,戚小灵,胡燚,等. 响应面法优化枯草芽孢杆菌产脂肪酶的合成培养基[J]. 中国生物工程杂志, 2010, 30(8):100-105.
[11] 乔宇,丁宏标,闫俊艳,等. 重组大肠杆菌产普鲁兰酶的高密度发酵工艺研究[J]. 生物技术进展, 2012, 02(3):195-2009.
[12] ZUO S S, LUNDAHL P. A Micro-bradford membrane protein assay[J]. Analytical Biochemistry, 2000, 284(1):162.
[13] RAMESH K G, SUBAZINI T K, ASHOK S. ECO-MP: e coli-metabolic pathway-development of genome-scale metabolic pathway database for Escherichia coli[J]. Trends in Bioinformatics, 2014, 7(1):7-12.
[14] 申铁,金杰军,乙引,等. 大肠杆菌基因缺失菌株中碳中心代谢系统的通量平衡分析和通量变异分析[J]. 计算生物学, 2013, 3(3):15-19.
[15] MAHADEVAN I, GHOSH I. Analysis of E.coli promoter structures using neural networks[J]. Nucleic Acids Research, 1994, 22(11):2 158-2 165.
[16] BANEYX F AND MUJACIC M. Recombinant protein folding and misfolding in Escherichia coli[J]. Nature Biotechnology. 2004, 22(11): 1 399-1 408.
[17] KROEMER J O, WITTMANN C, SCHROEDER H, et al. Metabolic pathway analysis for rational design of L-methionine production by Escherichia coli and Corynebacterium glutamicum[J]. Metabolic Engineering. 2006, 8(4): 353-369.
[18] LI M, HO P Y, YAO S J, et al. Effect of lpdA gene knockout on the metabolism in Escherichia coli based on enzyme activities, intracellular metabolite concentrations and metabolic flux analysis by C-13-labeling experiments [J]. Journal of Biotechnology, 2006, 122(2): 254-266.
[19] 张慧敏. 酵母在不同培养环境下中间代谢途径代谢调控过程的研究[D]. 杭州:浙江大学, 2005.
[20] KRMER J O, WITTMANN C, SCHRDER H, et al. Metabolic pathway analysis for rational design of L-methionine production by Escherichia coli and Corynebacterium glutamicum[J]. Metabolic Engineering, 2006, 8(4):353-369.
[21] 陈飞,冯小海,吴波,等. 丙酸杆菌的两种固定化细胞反应器发酵生产丙酸及其代谢通量分析[J]. 化工学报, 2011, 62(4):1 034-1 041.
[22] DOBSON C M. Review article protein folding and misfolding[J]. Nature, 2003(6 968):884-890.
[23] GOLDBERG M E. The second translation of the genetic message: protein folding and assembly[J]. Trends in Biochemical Sciences, 1985, 10(10):388-391.
[24] 赵树欣,梁慧珍,程丽娟,等. 固定化丙酸菌发酵底物的研究[J]. 中国食品添加剂, 2005(1):7-11.
[25] 沈雯. 瘤胃pH下乳酸作为枯草芽孢杆菌可利用碳源的研究[D]. 北京:北京林业大学, 2016
[26] 潘自皓. 产转氨酶大肠杆菌高密度培养的研究[D]. 南京:南京工业大学, 2006
[27] ANGCAJAS A B, HIRAI N, KANESHIRO K, et al. Diversity of amino acid signaling pathways on autophagy regulation: A novel pathway for arginine[J]. Biochemical & Biophysical Research Communications, 2014, 446(1):8-14
[28] NANOU K, ROUKAS T, PAPADAKIS E. Oxidative stress and morphological changes in Blakeslea trispora, induced by enhanced aeration during carotene production in a bubble column reactor[J]. Biochemical Engineering Journal, 2011, 54(3):172-177.
[1] 解天慧, 石慧. 大肠杆菌O157∶H7噬菌体EC-p9的内溶酶和穿孔素的特性预测及克隆表达[J]. 食品与发酵工业, 2021, 47(9): 107-113.
[2] 彭燕鸿, 苏爱秋, 黄伟文, 蓝素桂, 杨天云, 谭强. 微生物嗜热脂肪酶研究进展[J]. 食品与发酵工业, 2021, 47(6): 289-294.
[3] 李晨晨, 李梦丽, 江波, 张涛. 2'-岩藻糖基乳糖的生物合成菌株构建及发酵条件研究[J]. 食品与发酵工业, 2021, 47(3): 10-17.
[4] 郭峰, 董明辉, 高梦园, 舒方, 孙冬冬, 汪维云. 柠檬香蜂草精油的气相色谱-质谱联用分析及抑菌活性研究[J]. 食品与发酵工业, 2021, 47(2): 109-113.
[5] 曾伟主, 单小玉, 房峻, 周景文. 微液滴适应性进化强化大肠杆菌耐受高浓度L-山梨糖[J]. 食品与发酵工业, 2021, 47(1): 1-7.
[6] 桑胜旺, 简玉英, 李浠源, 何鑫, 钱邓帆, 王彩霞, 李诚, 李树红, 李美良. 外源脂肪酶改善腊鱼品质[J]. 食品与发酵工业, 2020, 46(6): 178-183.
[7] 郭宵, 安亚静, 柴成程, 路福平, 刘夫锋. 大肠杆菌分泌表达裂解性多糖单加氧酶发酵条件的优化[J]. 食品与发酵工业, 2020, 46(5): 31-37.
[8] 顾鹏帅, 潘梅, 丁亮亮, 唐蕾. 共表达谷氨酰-tRNA还原酶增强染料脱色过氧化物酶在大肠杆菌中的表达活性[J]. 食品与发酵工业, 2020, 46(4): 45-50.
[9] 王帅, 庄以彬, 刘浩, 毕慧萍, 刘涛. 大肠杆菌混菌发酵生产咖啡醇糖苷[J]. 食品与发酵工业, 2020, 46(23): 7-13.
[10] 王梓源, 李欣颖, 吕俊阁, 付萍, 孙雪文, 李雪晶, 谭之磊, 贾士儒. ε-聚赖氨酸对大肠杆菌的抑菌机制[J]. 食品与发酵工业, 2020, 46(21): 34-41.
[11] 杨帆, 苏卜利, 王永红, 张玉莲, 黄桦瑞, 张秀秀, 朱红惠. 启动子对重组大肠杆菌合成番茄红素能力的影响[J]. 食品与发酵工业, 2020, 46(17): 27-32.
[12] 丁亮亮, 刘进生, 顾鹏帅, 唐蕾. 大肠杆菌过氧化物酶EfeB在细胞氧化应激中的作用[J]. 食品与发酵工业, 2020, 46(17): 33-39.
[13] 吴鹤云, 张悦, 蒋帅, 田道光, 谢希贤, 陈宁. 木糖和葡萄糖共发酵生产L-组氨酸[J]. 食品与发酵工业, 2020, 46(16): 115-120.
[14] 管媛媛, 杨婷, 葛雨嘉, 黄静. 微生物来源淀粉分支酶异源高效表达策略的研究进展[J]. 食品与发酵工业, 2020, 46(16): 276-282.
[15] 高慧, 刘松. 谷氨酰胺转氨酶活化蛋白酶在大肠杆菌中的表达及性质研究[J]. 食品与发酵工业, 2020, 46(15): 1-7.
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