綠色高效L-蛋氨酸合成技術(shù)進一步提高

　　浙江工業(yè)大學日前宣布，該校生物工程學院研究團隊發(fā)明高效合成L-蛋氨酸的技術(shù)。

　　L-蛋氨酸是人體和動物所必需的唯一含硫氨基酸，在醫(yī)藥、食品、飼料等領(lǐng)域具有廣泛應用，其綠色高效合成受到了廣泛關(guān)注。

　　目前，L-蛋氨酸的主流合成方法為化學法，但是在合成過程中要使用氫氰酸等有毒物質(zhì)，反應條件苛刻，三廢排放量大，越來越不滿足先進工業(yè)的要求。而構(gòu)建微生物細胞工廠直接進行發(fā)酵生產(chǎn)，需要一碳單位和硫源的供給，代謝途徑受到多層次嚴格調(diào)控，目前難以實現(xiàn)工業(yè)化?！鞍l(fā)酵—酶催化”偶聯(lián)路線是L-蛋氨酸合成的重要方法，以葡萄糖為底物，發(fā)酵生產(chǎn)前體O-琥珀酰-L-高絲氨酸（OSH），進一步在O-琥珀酰-L-高絲氨酸巰基轉(zhuǎn)移酶（MetZ）作用下與甲硫醇反應合成L-甲硫氨酸，經(jīng)濟性高、三廢排放少，具有重要應用前景。

　　上述研究團隊長期致力于生物制造工程技術(shù)創(chuàng)新，聚焦醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品營養(yǎng)等生物產(chǎn)品的工程技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)，形成了以生物工程技術(shù)為核心，融合有機合成、化學工程原理和方法的生物有機合成技術(shù)體系。在該研究中，綜合運用合成生物學與生物催化轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)，建立了“發(fā)酵—酶催化”偶聯(lián)高效合成L-蛋氨酸的技術(shù)路線。

　　該技術(shù)通過構(gòu)建OSH高效細胞工廠，建立微生物適應性進化和基于拉曼在線監(jiān)測發(fā)酵模型的發(fā)酵過程調(diào)控策略，實現(xiàn)OSH產(chǎn)量達120克/升，糖酸轉(zhuǎn)化率達60%以上。進一步建立MetZ催化性能調(diào)控方法，通過計算機輔助設計，明確底物/產(chǎn)物進出關(guān)鍵通道以及構(gòu)成氧負離子洞的功能片段和關(guān)鍵氨基酸殘基，構(gòu)建突變文庫并基于高通量篩選新策略，獲得了催化性能顯著提升的有益突變體，純酶酶活達17.5/毫克，并進一步明確了影響Met突變體催化性能的關(guān)鍵分子機制。

　　在此基礎(chǔ)上，通過甲硫醇鈉分批補料策略，解除了底物對酶的抑制作用，實現(xiàn)對發(fā)酵產(chǎn)物OSH的完全轉(zhuǎn)化。目前，該“發(fā)酵—酶催化”偶聯(lián)合成L-蛋氨酸的技術(shù)路線已經(jīng)完成了噸級中試，下一步將推進其產(chǎn)業(yè)化。

　　轉(zhuǎn)自：中國食品報

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