Integrating Enzyme Evolution and Metabolic Engineering to Improve the Productivity of Γ-Aminobutyric Acid by Whole-Cell Biosynthesis in Escherichia Coli

整合酶进化和代谢工程以提高大肠杆菌全细胞生物合成γ-氨基丁酸的生产力

来源：JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY

IF：5.895

摘要：γ-氨基丁酸（GABA）被广泛用于各个领域，如农业、食品、医药和生物化学品。基于我们之前工作中得到的谷氨酸脱羧酶（GadBM4），通过整合酶的进化和高通量筛选方法，得到了三个突变体，GadM4-2、GadM4-8和GadM4-31。使用携带突变体GadBM4-2的重组大肠杆菌细胞，通过全细胞生物转化获得的GABA生产率比原始GadBM4的生产率提高了20.27%。进一步引入抗酸系统的中心调节器GadE和来自脱氧木糖-5-磷酸-不依赖的5'-磷酸吡哆醛生物合成途径的酶，使GABA生产率提高了24.92%，在不添加任何辅助因子的情况下达到76.70g/L/h，转化率大于99%。最后，当在5L生物反应器中应用一步法生物转化进行全细胞催化时，以粗制的L-谷氨酸（L-Glu）为底物，GABA的浓度达到307.5 +/- 5.94 g/L，生产率为61.49 g/L/h。因此，上述构建的生物催化剂与全细胞生物转化方法相结合，代表了一种工业化生产GABA的有效方法。