以L-蘇氨酸為發(fā)酵底物的2,5-二甲基吡嗪高產(chǎn)菌株構(gòu)建

摘要：構(gòu)建一種以L-蘇氨酸為發(fā)酵底物的高值化學(xué)品2,5-二甲基吡嗪(2,5-dimethylpyrazine,2,5-DMP)生產(chǎn)菌株,為解決L-蘇氨酸產(chǎn)能過剩,實現(xiàn)2,5-DMP生物法生產(chǎn)提供可靠思路。通過利用Bacillus subtilis 168(B.subtilis 168)外源表達(dá)不同微生物種屬來源的L-蘇氨酸脫氫酶(L-threonine dehydrogenase,TDH),并比較其利用L-蘇氨酸為底物合成2,5-DMP的產(chǎn)量,挑選出2,5-DMP高產(chǎn)菌種,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步外源表達(dá)NADH氧化酶(NADH oxidase,NOX),以促進(jìn)輔因子再生。實驗構(gòu)建了1株高產(chǎn)2,5-DMP的基因工程菌株B.subtilis 168/pMA0911-tdh(E.c)-nox。該菌株以5.83 g/L的L-蘇氨酸為底物,發(fā)酵24 h后2,5-DMP的產(chǎn)量高達(dá)616.04 mg/L,與對照菌株B.subtilis 168/pMA0911相比,產(chǎn)量提高了22.5倍。在TDH過表達(dá)的基礎(chǔ)上,NOX的參與有利于2,5-DMP產(chǎn)量的提高。該研究首次實現(xiàn)了2,5-DMP高效的生物轉(zhuǎn)化,一方面緩解了L-蘇氨酸產(chǎn)能過剩的困境,另一方面有助于實現(xiàn)高值風(fēng)味化合物2,5-DMP的生物法生產(chǎn)。