过表达mqo对重组谷氨酸棒杆菌L-异亮氨酸和4-羟基异亮氨酸合成的影响

卢正珂，史锋

江南大学食品科学与技术国家重点实验室；江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室

据世界卫生组织报道，从年到年，糖尿病患者人数由1.08亿增加到4.22亿[1]，其中II型糖尿病患者人数最多。研究表明，葫芦巴种子可用于临床治疗II型糖尿病[2-3]，这其中起关键作用的生物活性物质是(2S,3R,4S)-4-羟基异亮氨酸(4-hydroxyisoleucine，4-HIL)[4]，它具有促进胰岛素分泌、降低胰岛素抵抗作用[5]，因此4-HIL在治疗II型糖尿病方面有潜在的应用价值。

目前，4-HIL的制备方法主要有：葫芦巴种子提取法、化学-酶合成法、酶合成法和微生物发酵法，其中微生物发酵法是适于工业生产4-HIL最简单、有效和经济的方法。年，研究人员在苏云金芽孢杆菌2e2AKU中发现了异亮氨酸双加氧酶(L-isoleucinedioxygenase，IDO)[6-8]。IDO催化L-异亮氨酸(L-isoleucine，Ile)发生4-羟化反应，生成4-HIL，同时使α-酮戊二酸(α-ketoglutarate，α-KG)发生氧化反应，生成琥珀酸，伴随消耗氧气并生成二氧化碳。随后，SMIRNOV等通过在大肠杆菌(Escherichiacoli)中克隆表达IDO编码基因ido，将外源添加的Ile转化成了4-HIL[9]，但发酵中外源添加Ile会增加4-HIL的生产成本。

谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)SN01是1株工业用Ile生产菌，实验室前期在SN01中克隆和表达来自苏云金芽孢杆菌YBT的ido基因，将SN01中自身合成的Ile成功转化为4-HIL[10](图1)，实现了4-HIL的一步从头合成，摇瓶发酵h后4-HIL产量达到(65.44±2.27)mmol/L，Ile向4-HIL转化率是85%。

图1重组谷氨酸棒杆菌中4-HIL的合成途径Fig.1Biosynthesispathwayof4-HILinre







































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