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谷氨酸脱羧酶和谷氨酸脱氢酶基因的串联表达及其对GABA产量影响

罗秀针 林燕燕 陈雅静 张文华 谢伟容

罗秀针, 林燕燕, 陈雅静, 张文华, 谢伟容. 谷氨酸脱羧酶和谷氨酸脱氢酶基因的串联表达及其对GABA产量影响[J]. 福建农业学报, 2018, 33(7): 744-749. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.07.017
引用本文: 罗秀针, 林燕燕, 陈雅静, 张文华, 谢伟容. 谷氨酸脱羧酶和谷氨酸脱氢酶基因的串联表达及其对GABA产量影响[J]. 福建农业学报, 2018, 33(7): 744-749. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.07.017
LUO Xiu-zhen, LIN Yan-yan, CHEN Ya-jing, ZHANG Wen-hua, XIE Wei-rong. Effect of gadB and gdh Co-expression on Bacterial γ-aminobutyric Acid Production[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2018, 33(7): 744-749. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.07.017
Citation: LUO Xiu-zhen, LIN Yan-yan, CHEN Ya-jing, ZHANG Wen-hua, XIE Wei-rong. Effect of gadB and gdh Co-expression on Bacterial γ-aminobutyric Acid Production[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2018, 33(7): 744-749. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.07.017

谷氨酸脱羧酶和谷氨酸脱氢酶基因的串联表达及其对GABA产量影响

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.07.017
基金项目: 

漳州市自然科学基金项目 ZZ2016J37

详细信息
    作者简介:

    罗秀针(1981-), 女, 硕士, 讲师, 研究方向:微生物与生物化学(E-mail:95479223@qq.com)

  • 中图分类号: Q784

Effect of gadB and gdh Co-expression on Bacterial γ-aminobutyric Acid Production

  • 摘要: 为构建一株无外源L-谷氨酸(L-Glu)条件下可直接转化葡萄糖生产γ-氨基丁酸(GABA)的安全基因工程菌,将植物乳杆菌GABA合成途径的关键酶——谷氨酸脱羧酶基因gadB与L-Glu合成途径中的关键酶谷氨酸脱氢酶基因gdh进行串联表达,导入产谷氨酸菌株谷氨酸棒杆菌SF016中,检测其对L-Glu及GABA产量的影响。经摇瓶发酵40 h重组菌SF016-pgg谷氨酸脱羧酶的酶活达0.63 mol·min-1·g-1,而谷氨酸脱氢酶的酶活达0.131 mol·min-1·g-1,比原始菌株提高了约2.0倍。重组菌SF016-pgg以葡萄糖为碳源,通过40 h发酵罐发酵可积累产生23.12 g·L-1的GABA,说明串联表达gadBgdh基因有效实现重组菌在以葡萄糖为单一碳源、无外源L-Glu存在的培养基中直接发酵生产GABA。该生产方式的成本明显降低,且产品的安全性高,可用于食品、饲料或医药等行业。
  • 图  1  重组质粒pZ8-gadB-tacgdh酶切图谱

    注:M:DNA marker;1:经EcoRI酶切的pZ8-gadB质粒;2:经EcoRI酶切的pZ8-gadB-tacgdh阳性质粒;3:经EcoRI酶切的pZ8-gadB-tacgdh方向连接的阴性质粒。

    Figure  1.  Restriction map of pZ8-gadB-tacgdh

    图  2  原始菌SF016和重组菌SF016-pgg发酵过程

    注:OD562nm=测定值×稀释倍数。

    Figure  2.  Recombinant SF016-pgg and original strain fermentation processes

    表  1  PCR引物

    Table  1.   Primers for PCR

    引物 序列和酶切位点(5′-3′)
    P1gadB CGGAATTCATGGCAATGTTATACGGTAAAC(EcoRⅠ)
    P2gadB GCGTCGACTCAGTGTGTGAATAGGTATTTC(SalⅠ)
    P1gdh CGGAATTCATGACAGTTGATGAGCAGGTCT(EcoRⅠ)
    P2gdh GCGTCGACTTAGATGACGCCCTGTGCCAGCA(SalⅠ)
    P1tacgdh GCGTCGACTGACAATTAATCATCGGCTCGTA(SalⅠ)
    注:下划线表示酶切位点。
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    表  2  GAD和GDH酶活力的测定

    Table  2.   GAD and GDH activities

    菌株名称 酶活力/(mol·min-1·g-1) GABA/
    (g·L-1)
    L-Glu/
    (g·L-1)
    GAD GDH
    SF016 0 0.065 0 15.76
    SF016-pgg 0.63 0.131 11.54 2.4
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    表  3  重组菌SF016-pgg与原始菌的发酵参数

    Table  3.   Conditions for 40 h fermentation of recombinant SF016-pgg and original strain

    菌株 OD562nm L-Glu/
    (g·L-1)
    GABA/
    (g·L-1)
    SF016 59.42±0.64 53.82±0.52 0
    SF016-pgg 43.21±0.71 2.51±0.23 23.12±0.35
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  • [1] WONG C G, BOTTIGLIERI T. GABA, gamma-hydroxybu-tyric acid, and neurological disease[J].Annals of Neurology, 2003, 54(S6):3-12. doi: 10.1002/(ISSN)1531-8249
    [2] 杨宏芳.微生物发酵法制备γ-氨基丁酸的研究进展[J].安徽农业科学, 2017, 45(24):76-78. doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2017.24.027
    [3] 王辉, 项丽丽, 张锋华.γ-氨基丁酸(GABA)的功能性及在食品中的应用[J].食品工业, 2013, 34(6):186-189. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=SPGY201306065&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [4] 李良铸, 李明晔.最新生化药物制备技术[M].北京:中国医药科技出版社, 2001:79-80.
    [5] 王金玲, 袁军, 刘登才.γ-氨基丁酸的合成[J].化学与生物工程, 2010, 27(3):40-42. doi: 10.3969/j.issn.1672-5425.2010.03.011
    [6] 赵景联.固定化大肠杆菌细胞生产γ-氨基丁酸的研究[J].生物工程学报, 1989, 5(2):124-128. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK000004558805
    [7] XIA J, MEI L H, HUANG J, et al.Screening and mutagenesis of Lactobacillus brevis for biosynthesis of γ-aminobutyric[J].Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2006, 20(5):379-382. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hnxb200605007
    [8] 田灵芝, 徐美娟, 饶志明.一株重组大肠杆菌/pET-28a-lpgad的构建及其高效生产γ-氨基丁酸转化条件的优化[J].生物工程学报, 2012, 28(1):65-75. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=swgcxb201201008
    [9] HUANG J, MEI L H, XIA J. Application of artificial neural network coupling particle swarm optimization algorithm to biocatalytic production of GABA[J]. Biotechnol Bioeng, 2007, 96(5):924-931. doi: 10.1002/(ISSN)1097-0290
    [10] 孙红梅, 饶志明, 李秀鹏, 等.以葡萄糖为底物一步法合成γ-氨基丁酸整合型重组钝齿棒杆菌的构建[J].微生物学报, 2013, 53(8):817-824. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/wswxb201308005
    [11] KINOSHITA S, UDAKA S, SHIMONO M. Studies on the amino acid fermentation. Part 1. Production of L-Glutamic acid by various microorganisms[J]. J Gen Appl Microbiol, 1957, 50:193-205.
    [12] WENDISCH V F, BOTT M, EIKMANNS B J. Metabolic engineering of Escherichia coli and Corynebacterium glutamicum for biotechnological production of organic acids and aminoacids[J]. Curr Opin Microbiol, 2006(9):268-274. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369527406000464
    [13] KALINOWSKI J, BATHE B, BARTELS D, et al. The complete Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 genome sequence and its impact on the production of L-aspartate-derived amino acids and vitamins[J]. J Biotechnol, 2003, 104:5-25. doi: 10.1016/S0168-1656(03)00154-8
    [14] 余秉琦, 沈微, 王正祥, 等.谷氨酸棒杆菌的乙醛酸循环与谷氨酸合成[J].生物工程学报, 2005, 21(2):270-276. doi: 10.3321/j.issn:1000-3061.2005.02.019
    [15] VANDER R, LANGE C, MOLENAAR D. A heat shock following electroporation induces highly efficient transformation of Corynebacterium glutamicum with xenogenetic plasmid DNA[J]. App Microbiol Biotech, 1999, 52(4):541-545. doi: 10.1007/s002530051557
    [16] CHAO Y P, LO T E, LUO N S. Selective production of L-aspartic acid and L-phenylalanine by coupling reactions of aspartase and aminotranferase in Escherichia coli[J]. Enzyme MicrobTech, 2000, 27(2):19-25. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141022900001496
    [17] KITAOKA S, NAKANO Y.Colorimetric determination of omega-amino acids[J]. Journal of Biochemistry, 1969, 66(1):87-94. doi: 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a129124
    [18] GOURDON P, NICHOLAS D. Metabolic Analysis of Glutamate Production by Corynebacterium glutamicum[J]. Metab Eng, 1999, 1(3):224-231. doi: 10.1006/mben.1999.0122
    [19] SHI F, JIANG J, LI Y, et al. Enhancement of γ-aminobutyric acid production in recombinant Corynebacterium glutamicum by co-expressing two glutamate decarboxylase genes from Lactobacillus brevis[J]. Journal of industrial microbiology & biotechnology, 2013, 40(11):1285-1296. doi: 10.1007/s10295-013-1316-0
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-26
  • 修回日期:  2018-05-30
  • 刊出日期:  2018-07-01

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