不同辅因子NADPH水平对谷氨酸棒杆菌生长及产物合成的影响

Different NADPH Levels Affected Growth and Metabolites Accumulation in Corynebacterium glutamicum

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摘要由谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)分泌的初级代谢产物赖氨酸,其合成与胞内NADPH水平密切相关,但目前对谷氨酸棒杆菌中赖氨酸的生物合成与辅因子NADPH之间调节机制的理解仍然有限.作者以赖氨酸高产菌C.glutamicum XQ-5为出发菌株,通过阻断磷酸戊糖途径构建了低NADPH水平的重组菌C.glutamicum XQ-5△zwf∷pgi,使胞内每1万个细胞的NADPH量从3.57×10-8 μmol降低至1.12×10-8 μmol.接着通过强化磷酸戊糖途径构建了高NADPH水平的工程菌C.glutamicum XQ-5Apgi∷(zwf-gnd),使胞内每1万个细胞的NADPH量从3.57×10-8 μmol提高至1.80×10-7 μmol.通过摇瓶发酵,不同NADPH水平下菌株的菌体生长情况、菌体量和胞内副产物积累明显不同.利用转录组学和其他实验,发现重组菌C.glutamicum XQ-5△pgi∷(zwf-gnd)中的panD基因表达水平明显提高.当panD基因被敲除后,重组菌C.glutamicum XQ-5ApanD△pgi∷(zwf-gnd)的赖氨酸质量浓度从41 g/L提高至55g/L,比出发菌C.glutamicum XQ-5提高了14.3％.数据表明,通过过表达磷酸戊糖途径来提高NADPH水平导致赖氨酸水平下降的原因之一,是p anD基因表达水平的提高.这为进一步探究辅因子NADPH对赖氨酸生物合成的调控机制提供了坚实基础.