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谷氨酸脱羧酶和谷氨酸脱氢酶基因的串联表达及其对GABA产量影响

罗秀针 林燕燕 陈雅静 张文华 谢伟容

罗秀针, 林燕燕, 陈雅静, 张文华, 谢伟容. 谷氨酸脱羧酶和谷氨酸脱氢酶基因的串联表达及其对GABA产量影响[J]. 福建农业学报, 2018, 33(7): 744-749. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.07.017
引用本文: 罗秀针, 林燕燕, 陈雅静, 张文华, 谢伟容. 谷氨酸脱羧酶和谷氨酸脱氢酶基因的串联表达及其对GABA产量影响[J]. 福建农业学报, 2018, 33(7): 744-749. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.07.017
LUO Xiu-zhen, LIN Yan-yan, CHEN Ya-jing, ZHANG Wen-hua, XIE Wei-rong. Effect of gadB and gdh Co-expression on Bacterial γ-aminobutyric Acid Production[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2018, 33(7): 744-749. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.07.017
Citation: LUO Xiu-zhen, LIN Yan-yan, CHEN Ya-jing, ZHANG Wen-hua, XIE Wei-rong. Effect of gadB and gdh Co-expression on Bacterial γ-aminobutyric Acid Production[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2018, 33(7): 744-749. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.07.017

谷氨酸脱羧酶和谷氨酸脱氢酶基因的串联表达及其对GABA产量影响

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.07.017
基金项目: 

漳州市自然科学基金项目 ZZ2016J37

详细信息
    作者简介:

    罗秀针(1981-), 女, 硕士, 讲师, 研究方向:微生物与生物化学(E-mail:95479223@qq.com)

  • 中图分类号: Q784

Effect of gadB and gdh Co-expression on Bacterial γ-aminobutyric Acid Production

  • 摘要: 为构建一株无外源L-谷氨酸(L-Glu)条件下可直接转化葡萄糖生产γ-氨基丁酸(GABA)的安全基因工程菌,将植物乳杆菌GABA合成途径的关键酶——谷氨酸脱羧酶基因gadB与L-Glu合成途径中的关键酶谷氨酸脱氢酶基因gdh进行串联表达,导入产谷氨酸菌株谷氨酸棒杆菌SF016中,检测其对L-Glu及GABA产量的影响。经摇瓶发酵40 h重组菌SF016-pgg谷氨酸脱羧酶的酶活达0.63 mol·min-1·g-1,而谷氨酸脱氢酶的酶活达0.131 mol·min-1·g-1,比原始菌株提高了约2.0倍。重组菌SF016-pgg以葡萄糖为碳源,通过40 h发酵罐发酵可积累产生23.12 g·L-1的GABA,说明串联表达gadBgdh基因有效实现重组菌在以葡萄糖为单一碳源、无外源L-Glu存在的培养基中直接发酵生产GABA。该生产方式的成本明显降低,且产品的安全性高,可用于食品、饲料或医药等行业。
  • 图  1  重组质粒pZ8-gadB-tacgdh酶切图谱

    注:M:DNA marker;1:经EcoRI酶切的pZ8-gadB质粒;2:经EcoRI酶切的pZ8-gadB-tacgdh阳性质粒;3:经EcoRI酶切的pZ8-gadB-tacgdh方向连接的阴性质粒。

    Figure  1.  Restriction map of pZ8-gadB-tacgdh

    图  2  原始菌SF016和重组菌SF016-pgg发酵过程

    注:OD562nm=测定值×稀释倍数。

    Figure  2.  Recombinant SF016-pgg and original strain fermentation processes

    表  1  PCR引物

    Table  1.   Primers for PCR

    引物 序列和酶切位点(5′-3′)
    P1gadB CGGAATTCATGGCAATGTTATACGGTAAAC(EcoRⅠ)
    P2gadB GCGTCGACTCAGTGTGTGAATAGGTATTTC(SalⅠ)
    P1gdh CGGAATTCATGACAGTTGATGAGCAGGTCT(EcoRⅠ)
    P2gdh GCGTCGACTTAGATGACGCCCTGTGCCAGCA(SalⅠ)
    P1tacgdh GCGTCGACTGACAATTAATCATCGGCTCGTA(SalⅠ)
    注:下划线表示酶切位点。
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    表  2  GAD和GDH酶活力的测定

    Table  2.   GAD and GDH activities

    菌株名称 酶活力/(mol·min-1·g-1) GABA/
    (g·L-1)
    L-Glu/
    (g·L-1)
    GAD GDH
    SF016 0 0.065 0 15.76
    SF016-pgg 0.63 0.131 11.54 2.4
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    表  3  重组菌SF016-pgg与原始菌的发酵参数

    Table  3.   Conditions for 40 h fermentation of recombinant SF016-pgg and original strain

    菌株 OD562nm L-Glu/
    (g·L-1)
    GABA/
    (g·L-1)
    SF016 59.42±0.64 53.82±0.52 0
    SF016-pgg 43.21±0.71 2.51±0.23 23.12±0.35
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-26
  • 修回日期:  2018-05-30
  • 刊出日期:  2018-07-01

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