2,3-丁二醇氧化还原酶基因敲除对克氏肺炎杆菌合成1,3-丙二醇的影响

【作者】 吴哲； 王凤寰； 田平芳； 谭天伟；

【机构】 北京化工大学生命科学与技术学院； 北京化工大学北京市生物加工过程重点实验室；

【摘要】 利用Klebsiella pneumoniae微氧发酵甘油生产1,3-丙二醇时,一部分甘油通过氧化代谢途径大量合成副产物2,3-丁二醇,降低了1,3-丙二醇的得率。2,3-丁二醇的形成不仅消耗了大量甘油,还将还原型辅酶NADH氧化为NAD~+,降低了同为NADH依赖型的1,3-丙二醇合成途径的效率。在下游的分离阶段,2,3-丁二醇与1,3-丙二醇性质接近,影响到1,3-丙二醇的分离过程和最终纯度。2,3-丁二醇氧化还原酶(AR)是2,3-丁二醇合成途径的关键酶之一,编码此酶的是budC基因。本研究以2,3-丁二醇氧化还原酶为改造目标,以Klebsiella pneumoniae为宿主,通过同源重组技术在Klebsiella pneumoniae的budC基因中地插入了带有启动子的四环素抗性基因(Tet),经抗性筛选和基因水平鉴定,得到budC基因敲除的重组菌。进行了摇瓶发酵研究,甘油初始浓度20 g/L,发酵12小时,结果表明重组菌的生物量降低34.8%,液相色谱分析发酵液成分,其中2,3-丁二醇合成浓度比出发菌株大大降低。重组菌合成的1,3-丙二醇浓度达到10.87 g/L,甘油转化率达到0.658 mol/mol,与出发菌种相比,产量提高20.78%。因此,敲除2,3-丁二醇氧化还原酶基因是一种提高1,3-丙二醇产量,降低分离成本的有效方法 。更多还原