基因重组与外源铁离子对大肠杆菌合成血红素的影响

作者：王悦; 杨燕; 刘琪; 唐蕾^*

来源：微生物学通报, 2023, 50(08): 3382-3391.

DOI：10.13344/j.microbiol.china.221095

• 大肠杆菌
• rhtA
• tolC
• 卟啉
• 积累
• 转化

【背景】大肠杆菌通过C5途径合成卟啉及血红素，5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,5-ALA)是C5途径中关键的前体物质，血红素由原卟啉IX (protoporphyrin IX, PPIX)螯合一个铁离子所形成，目前5-ALA与PPIX的外泌对卟啉的积累和血红素合成的影响尚不清楚。【目的】构建5-ALA外泌蛋白基因rhtA和卟啉外泌蛋白基因tolC双缺失的大肠杆菌以积累卟啉，同时外源添加铁离子，并过表达亚铁螯合酶基因hemH及参与铁摄取的基因efeB，促进卟啉向血红素的转化。【方法】通过Red同源重组敲除大肠杆菌BL21(DE3)的rhtA和tolC，并外源添加不同浓度的FeSO4及Fe2(SO4)3，同时构建重组质粒pEHE过表达hemH和efeB，检测卟啉和血红素含量，分析卟啉向血红素的转化。【结果】敲除rhtA和tolC对菌体生长无显著影响，与野生菌WT相比，敲除菌株WT-RT的卟啉含量增加，血红素合成略有提升。外源添加100μmol/L Fe2+时，菌株WT-RT的血红素含量最高为29.44μmol/g-DCW。外源添加25μmol/L的Fe3+时，菌株WT-RT的血红素含量达到了38.22μmol/g-DCW，是野生菌WT的1.78倍。过表达efeB的菌株RT-pEE血红素含量显著下降，而共表达hemH和efeB的菌株RT-pEHE的血红素含量相较于菌株RT-pEE显著提高。【结论】tolC和rhtA的缺失导致卟啉的积累，适量添加Fe2+和Fe3+、共表达hemH和efeB可促进PPIX向血红素的转化。该结果为利用重组大肠杆菌生产血红素提供了新策略。

• 单位
  工业生物技术教育部重点实验室; 江南大学; 生物工程学院