谷氨酸棒杆菌体内的脂酰CoA硫酯酶功能蛋白鉴定及其对脂肪酸合成的影响

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuhai2009
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谷氨酸棒杆菌作为重要的工业生产菌株,常用于食品和药品级氨基酸的生产,具有Ⅰ型脂肪酸合成酶,在脂肪酸合成具有潜力。硫酯酶广泛存在于动植物、微生物体内,能催化水解脂酰CoA和脂酰基-ACP(Acyl carrier protein,ACP)生成辅酶A、脂酰基载体蛋白以及其他含巯基的化合物,同时释放出游离脂肪酸。本文以C.glutamicum ATCC13032的三个具有脂酰CoA硫酯酶活性的基因为研究对象,即(Cgl2451,NCgl2365)、(Cg1 1664,NCgl1600)和(Cg10091,NCgl0090),通过异源和同源表达,鉴定细胞中具有脂酰CoA硫酯酶功能的关键蛋白及其酶学性质,同时研究基因NCgl2365、NCgl1600和NCgl0090对宿主菌体中的脂肪酸代谢的影响。研究结果如下:(1)TE-5(Cgl2451,NCgl2365)对长链脂肪酰基CoA底物活性最高,最适反应温度30℃,最适pH为8.0,Fe2+、Mn2+、Zn2+、Mg2+和K+对酶的活性具有抑制作用,TE-5蛋白酶以C12脂肪酰基CoA为底物时,米氏方程为Y=10.1X+0.00731(R2=0.991),最大反应速度Vmax为 136.79 μmol/L/min,Km 值为 1.38 mmol/L。TE-6(Cgl1664,NCgl1600)对中链酰基CoA的活性最高,最适反应温度30℃,最适pH为8.0,Fe2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+和K+对酶的活性具有抑制作用,TE-6蛋白酶以C8脂肪酰基CoA为底物时,米氏方程为Y=9.75X+0.00179(R2=0.997),最大反应速度 Vmax 为 558.6 μmol/L/min,Km 值为 5.45 mmol/L。TE-9(Cgl0091,NCgl0090)对短中链酰基CoA的活性最高,最适反应温度30℃,最适pH为9.0,Mn2+增强酶相对活性,而Fe2+、Cu2+、Zn2+、Mg2+和K+对活性具有抑制作用,TE-9蛋白酶以C2脂肪酰基CoA为底物时,米氏方程为Y=246X+0.136(R2=0.992),最大反应速度Vmax为 7.35μmol/L/min,Km值为 1.81 mmol/L。(2)在大肠杆菌BL21中过表达基因NCgl2365、NCgl1600和NCgl0090获得重组菌株BL-5、BL-6和BL-9。在异源表达基因发现:对大肠杆菌中总脂肪酸产量影响程度依次为的是基因NCgl0090,NCgl2365,NCgl1600。与之对应的重组菌株BL-9、BL-5、BL-6总脂肪酸产量分别增加了 58%、38%和 19%。在脂肪酸种类含量变化中,基因NCgl2365、NCgl1600和NCgl0090促使饱和脂肪酸C16:0、C18:0和不饱和脂肪酸C17:1的生成。与对照菌株相比,C16:0和C17:1为重组菌株中的两种主要脂肪酸,C12:0、C16:1、C18:1三种脂肪酸百分含量均有明显降低。(3)在 C.glutamicum ATCC13032 中同源表达基因NCgl2365、NCgl1600和NCgl0090获得重组菌株G-5、G-6和G-9,采用终浓度为1 mM的IPTG诱导重组菌,培养20 h进行脂肪酸分析发现:对总脂肪酸产量影响最大的是基因NCgl0090,其次是基因NCgl1600、NCgl2365,与之对应的重组菌株G-9、G-6、G-5总脂肪酸产量分别提高了 59%、46%和33%。在脂肪酸种类方面,基因NCgl1600和NCgl0090增加脂肪酸种类,NCgl2365对脂肪酸种类影响较少。与对照菌株相比,重组菌株G-5中C17:0脂肪酸占比增加了 80%,其次C16:0脂肪酸占比增加显著,C12:0、C17:1、C18:0、C18:1的占比有所减少。重组菌株G-6中C17:0脂肪酸的占比最多,占比增加了 62%,其次C17:1脂肪酸占比增加一倍,C14:0、C15:0,C18:2和C20:1的占比也有显著的增加,C12:0、C18:0、C18:1的占比有所减少。重组菌株G-9中C16:0在重组菌体内脂肪酸含量最大,其占比增加了 40%,C17:1、C18:0、C18:2、C20:1和C21:0的占比有所增加,其中C17:1占比增加了两倍多;C12:0、C17:0、C18:1这三种脂肪酸占比减少。
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