【摘要】：L-蘇氨酸是人體必需的八種氨基酸之一,其廣泛地應用于醫(yī)藥、食品和畜牧業(yè),應用意義重大。大腸桿菌是L-蘇氨酸的生產菌株,在其發(fā)酵過程中隨著為保持pH而不斷加入中和劑及L-蘇氨酸的積累,發(fā)酵液滲透壓持續(xù)升高,在一定程度上影響了菌體的生長和L-蘇氨酸的合成與積累。三甲基甘氨酸可以增加酶的活性,提高膜通透性,提供甲基供體,還是一種重要的細胞相容性溶質,在滲透調節(jié)方面具有重要作用。本論文研究了發(fā)酵過程中添加三甲基甘氨酸對L-蘇氨酸生物合成關鍵酶酶活性的影響,并進行了轉錄組學分析和蛋白質組學分析。(1)以不添加三甲基甘氨酸的葡萄糖溶液為對照,檢測三甲基甘氨酸對酶活的影響。己糖激酶的酶活性提高了19.3%,6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶的酶活性提高了10.8%,磷酸果糖激酶的酶活性提高了10.5%,丙酮酸脫氫酶的酶活性提高了24.3%,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的酶活性提高了16.3%,谷氨酸合酶的酶活性提高了15.6%,天冬氨酸激酶的酶活性提高了13.2%,高絲氨酸脫氫酶的酶活性提高了27.5%,二氫吡啶二羧酸合成酶的酶活性提高了14.4%,高絲氨酸激酶的酶活性提高了20.6%,琥珀酰高絲氨酸合成酶的酶活性提高了12.6%。(2)實驗研究了大腸桿菌E.coli JLTHR在發(fā)酵過程中以不添加三甲基甘氨酸的葡萄糖溶液為對照,檢測三甲基甘氨酸對基因轉錄水平的影響。結果表明,在流加三甲基甘氨酸的條件下,細胞組成成分和一些與細胞膜的合成有關的基因表達量提高。糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)、戊糖磷酸途徑整體上表現(xiàn)為上調。此外,對氨基酸生物合成途徑的分析表明,半胱氨酸和蛋氨酸生物合成途徑的轉錄水平有一定程度下降,甘氨酸,絲氨酸和蘇氨酸以及纈氨酸,亮氨酸和異亮氨酸的轉錄水平有一定程度的增加。(3)本實驗建立了基于iTRAQ定量技術的研究方法,以不添加三甲基甘氨酸的葡萄糖溶液為對照,檢測三甲基甘氨酸對蛋白質的表達水平的差異影響。整體分析蛋白質表達量有732個蛋白質發(fā)生上調,811個蛋白質發(fā)生下調。差異蛋白中主要參與的分子功能有14個功能類別,參與的細胞組分有13個功能類別,參與的生物過程有19個功能類別。
【圖文】：

圖1.1 L-蘇氨酸生物合成調控機制在大腸桿菌中，蘇氨酸及異亮氨酸等多個氨基酸中的碳原子都是來自于天冬氨酸，其共有途徑的第一步是由三種不同的天冬氨酸激酶催化，分別是天冬氨酸激酶 I、天冬氨酸激酶 II 和天冬氨酸激酶 III。異亮氨酸和蘇氨酸阻遏天冬氨酸激酶Ⅰ的合成，甲硫氨酸阻遏天冬氨酸激酶 II 的合成，賴氨酸能抑制天冬氨酸激酶 III 的活性，并且阻遏天冬氨酸的合成[28]。丁氨醛酸合成高絲氨酸的過程是由兩種不同的高絲氨酸脫氫酶催化，即高絲氨酸脫氫酶 I 和高絲氨酸脫氫酶II。高絲氨酸脫氫酶 I 的活性受到蘇氨酸的抑制。高絲氨酸脫氫酶 II 的生物合成受甲硫氨酸阻遏[29]。高絲氨酸脫氫酶和二氫吡啶二羧酸合成酶在同一底物丁醛氨酸處的流向由親和力決定。高絲氨酸脫氫酶與二氫吡啶二羧酸合成酶的底物親和力和轉換率的比例是 25:1，所以碳源主要流向蘇氨酸甲硫氨酸合成途徑。當 L-蘇氨酸在生產細胞中大量的積累時，，蘇氨酸抑制高絲氨酸脫氫酶，使丁氨醛酸合成賴氨酸占主

實驗技術路線
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ922

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本文編號：2607076