苏跃稳，张　昕，王　健（吉林大学生物与农业工程学院，吉林长春130022）



L-缬氨酸代谢工程研究进展

苏跃稳，张昕，王健
（吉林大学生物与农业工程学院，吉林长春130022）

摘要：L-缬氨酸属于支链氨基酸，是人体八种必需氨基酸之一，广泛用于食品、医药、饲料、化妆品等领域。由于其含有特殊的生理功能，市场需求较大，使得L-缬氨酸的生产备受关注。代谢工程有着理性思维的设计，在氨基酸生产中得到广泛应用。主要阐述了L-缬氨酸生物合成途径中的关键酶及其代谢调控，综述了L-缬氨酸合成的代谢工程研究现状，并对利用代谢工程原理进行L-缬氨酸生产菌的理性设计提出展望。

关键词：L-缬氨酸；发酵；生物合成；途径工程

L-缬氨酸是生命体不可或缺的必需氨基酸，在人体代谢中占重要地位。L-缬氨酸可作为人类和动物的营养补充产品，也可作为药物、化妆品的保湿成分、抗生素以及除草剂［1-3］。此外，L-缬氨酸还可作为饲料添加剂，能改善免疫机能［4］，2013年对其需求量已经增至2 500 t［5］。目前，大多数企业采用对生产菌进行诱变改造菌种，然而由于菌种遗传背景不明，产量较难提高。研究者运用代谢工程技术构建L-缬氨酸的生产菌，明显提高了其产量。

1　缬氨酸合成途径中涉及的关键酶

谷氨酸棒状杆菌的生物合成途径如图1所示。L-缬氨酸合成的重要前体是丙酮酸，经四步反应合成缬氨酸。L-缬氨酸合成受多个关键酶控制，其中大部分L-缬氨酸合成酶基因已经得到克隆：乙酰乳酸合成酶（AHAS，由ilvBN基因编码），乙酰羟酸异构还原酶（AHAIR，由ilvC基因编码），二羟酸脱水酶（DHAD，由ilvD基因编码），支链氨基酸转氨酶（TA，由ilvE基因编码）。……