发酵机制鸟苷1920.ppt
鸟苷代谢机制鸟苷代谢机制2探讨提高鸟苷产率的影响因素？探讨提高鸟苷产率的影响因素？鸟苷生物合成的理想途径及分析。1.促进细胞对碳源的吸收。低糖流加工艺，刺激细胞吸收以提供充足的碳架物质合成鸟苷。2.强化上游的碳架物质流向目的产物，即尽可能HMP途径。3.增加前体物的合成。鸟苷合成最初的前体物质：5-磷酸核糖，要积累就必须切断或弱化EMP途径，用转酮酶缺陷突变株，莽草酸缺陷突变株或必经磷酸戊糖途径糖代谢突变株，鸟苷生物合成途径分析 4.解除菌体自身的反馈调节。即抗鸟嘌呤及鸟嘌呤结构类似物突变株。如8-氮杂鸟嘌呤（AGr）及黄胺胍（SGr）等突变株，可解除GMP系列物质对PRPP 转酰胺酶、IMP脱氢酶、GMP合成酶等的反馈抑制和反馈阻遏，以积累鸟苷。5.抗腺苷及腺嘌呤的突变株。如腺苷（AARr）突变株，解除腺苷及腺嘌呤对GMP合成酶的反馈抑制。6.阻断或减弱支路代谢,如营养缺陷型或渗漏缺陷型。7.Ade-菌株。即丧失SAMP合成酶的突变株，可切断IMPSAMP的支路代谢，从而解除腺嘌呤对关键酶PRPP转酰胺酶转酰胺酶的反馈抑制和阻遏，有利于鸟苷的前体物IMP的积累。鸟苷生物合成途径分析3 8.5-核苷酸酶活性微弱的菌株。可抑制肌苷的生成，高效积累鸟苷。如抗甲硫氨酸亚砜（MSOr）突变株，切断IMPIR的支路代谢。9.GMP还原酶活性丧失或微弱的菌株。可阻断或减弱GMP的支路代谢。10.His-或Thi-菌株。可分别切断PRATPHis 和CAIRThi的支路代谢，有利于鸟苷的积累。11.消除或减弱目的产物的消耗。如鸟苷分解的核苷酶或核苷磷酸化酶活性弱的菌株，如NP-突变株（核苷磷酸化酶），使生成的鸟苷不再被代谢掉，从而大量积累鸟苷。鸟苷生物合成途径分析4 12.促进目的产物的分泌。为了解除细胞膜渗透性障碍，可以选育核苷膜透性强的菌株，使合成鸟苷不断渗透到细胞外，以低于引起反馈调节的浓度。因此，鸟苷就能在细胞内继续优先大量合成和积累。途径注意事项途径注意事项 1.GMP生物合成中IMP脱氢酶是专一性酶，仅受GMP系物质的反馈阻遏;2.AMP、GMP合成共用的IMP 生物合成有关的酶，如IMP转甲酰酶、SAMP 裂解酶、PRPP转酰胺酶，受AMP系、GMP 系物质的反馈阻遏;3.鸟苷合成鸟苷合成关键酶：PRPP 转酰胺酶、IMP 脱氢酶和SAMP合成酶。PRPP转酰胺酶特异性地受AMP 完全反馈抑制,GMP最大抑制为60%，IMP、ATP抑制弱；肌苷酸IMP 脱氢酶受GMP的反馈抑制最强（58%），其次为ATP（50%）、XMP(39%)、GTP(26%)。同功酶例子例子 Komatsu,2002,诱导枯草芽胞杆菌NO1411成抗甲硫氨甲硫氨酸亚砜酸亚砜突变株-NO14119鸟苷高产菌株，积累9.6g/L鸟苷，其IMP 脱氢酶活性增强，核苷酸酶活性显著降低;MSOr 突变株，使鸟苷积累达11g/L。原因是使5-核苷酸酶变异而活性降低，部分解除了GMP对IMP脱氢酶、PRPP转酰胺酶的抑制和阻遏，对SAMP裂解酶的阻遏作用。并提高GMP合成酶和IMP脱氢酶的活力。阿洛酮糖素抗性改变GMP合成酶活性，而且AMP对SAMP裂解酶的反馈抑制也被部分解除。+得夸菌素抗性使GMP 对GMP合成酶的抑制和阻遏作用完全解除，AMP对SAMP裂解酶的抑制作用被解除，阻遏作用部分消除，最终获得的突变株MG21,鸟苷积累达16g/L例子例子 日本的渡边等将鸟苷生物合成途径中的关键酶PRPP转酰胺酶基因克隆到载体质粒中，然后将该重组质粒导入到枯草芽胞杆菌中，结果鸟苷的产量提高了4 倍。说明基因工程改造效果更直接明显。三井等采用体外诱变的方法构建出SAMP合成酶缺失株，该工程菌株于34发酵70h，其鸟苷产量为19g/L。说明切断分支途径的重要性。可见，细胞生物合成物质的影响因素：1）代谢机制育种，结合基因工程；2)发酵工艺控制以代谢调控为依据；3）菌种、底物、产物-发酵动力学 4）成本控制与效率相伴。
