李卓亚,王 杰,田康明,董自星,,*,金 鹏,刘晓光,王正祥,,*

(1.天津科技大学生物工程学院与工业发酵微生物教育部重点实验室,天津 300457;2.天津科技大学化工与材料学院生物化工系,天津 300457)

丁二酸,又称为琥珀酸(Succinic acid),是一种重要的“C4平台化合物”,在食品、化学、农业、医药以及其它领域有着广泛的应用[1-3]。传统的丁二酸生产方法主要是化学合成法,但因为环境污染、石油资源危机、生产工艺的复杂和成本高等原因使得化学合成法受到严重的限制。而微生物发酵法生产丁二酸成本低、环境友好等,具有良好的经济和环境效益[4]。在众多的丁二酸产生菌中,国内外的研究主要集中在产琥珀酸厌氧螺菌(Anaerobiospirillumsucciniproducens)、产琥珀酸放线杆菌(Actinobacillussuccinogenes)和大肠杆菌(Escherichiacoli)等。其中,大肠杆菌由于遗传背景清楚、操作简便以及易进行代谢调控等优点,成为近年来的研究热点[4]。

目前,通过基因工程手段提高大肠杆菌产丁二酸能力的主要策略有[5-6]:敲除或失活竞争途径中的酶、增强丁二酸代谢途径中的关键酶、改造NAD(H)合成途径以及构建丁二酸有氧生产体系等。其中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶是丁二酸合成支路的关键酶,起到固定CO2的作用,它的过表达可以显著提高丁二酸的产量和得率[7]。而采用强启动子是实现其过表达的方式之一。作为温度诱导型的启动子,λ噬菌体启动子PL-PR能够通过改变培养温度,快速、有效地开启或关闭重组蛋白的表达[8]。以该启动子作为代谢调控的基因开关,也可以平稳切换细胞生长和产物形成,使葡萄糖脱氢酶的酶活[9]、D-乳酸和L-乳酸的产量等得到显著提高[10-12]。……