工程化大肠杆菌高效生产γ－氨基丁酸
项目概况
γ－氨基丁酸被认为是一种具有多种生理功能的生物活性成分，目前已被广泛应用于功能食品、医药和动物饲料等行业。 本团队利用基因挖掘、分子模拟技术改造酶分子和高通量筛选技术获得高性能酶分子，并已在大肠杆菌中实现高效表达。本团队所研究工程化大肠杆菌在1 L水中投入12 mol（1765.56 g）的L-谷氨酸，15 h内转化率接近100%，是目前文献报道的2倍；在1 L水中投入4 mol（588.52 g）的L-谷氨酸，该全细胞催化剂可重复利用5次，每次产率均接近100%。
应用前景
γ－氨基丁酸被认为是一种具有多种生理功能的生物活性成分，γ－氨基丁酸主要有降低血压、治疗神经疾病、镇静抗焦虑、健肝利肾、调节心律失常、控制哮喘、促进酒精代谢、抗衰老、调节激素分泌、促进血浆水平和大脑中蛋白质的合成、增强免疫力、镇痛、预防肥胖等功能，目前已被广泛应用于功能食品、医药和动物饲料等行业。
技术特点
本团队利用基因挖掘、分子模拟技术改造酶分子和高通量筛选技术获得高性能酶分子，并已在大肠杆菌中实现高效表达。本技术利用微生物细胞作为催化剂，在溶剂为水的条件下利用自缓冲系统将底物转化生成 γ－氨基丁酸，不需要进行纯酶的制备，同时细胞容易与产物分离并回收，可实现催化剂的重复使用。此外，由于细胞的存在，酶在细胞中更加稳定，生产效率更高，且转化体系成分简单更有利于下游纯化γ－氨基丁酸。根据目前研究进展，利用大肠杆菌全细胞催化L-谷氨酸，最高产量为以3 M的L-谷氨酸为底物，重复使用三个循环生产γ－氨基丁酸，总产量达到829.08 g/L。
图1 全细胞催化剂低浓度循环利用反应
本团队所研究工程化大肠杆菌在1 L水中投入12 mol（1765.56 g）的L-谷氨酸，15 h内转化率接近100%，是目前文献报道的2倍；在1 L水中投入4 mol（588.52 g）的L-谷氨酸，该全细胞催化剂可重复利用5次，每次产率均接近100%（图1）。此项技术反应体系简单、时间短、效率高、污染小，产物纯化容易，在工业生产中具有巨大的应用潜力。
目前项目组正在继续进一步理性改造和筛选高性能的酶分子，同时通过优化发酵体系来继续提高酶表达量以及优化反应条件以期加快底物转化速度，从而减少生产周期。
联系人：刘夫锋
联系电话：13752328946
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