色氨酸羟化酶-2理性设计提高大肠埃希氏菌5-羟基色氨酸产量

作者：李春辉; 杨志彬; 崔金旺; 郝晋博; 田俊波; 胡江林; 吕志堂^*

来源：微生物学杂志, 2023, 1-9.

• 色氨酸羟化酶2
• 理性设计
• 定点突变
• 5-羟基色氨酸
• 细胞工厂

色氨酸羟化酶(TPH)可催化色氨酸羟化为5-羟基色氨酸(5-HTP),是5-HTP生物合成过程中的关键酶.为了提高大肠埃希氏菌细胞工厂合成5-HTP的效率,通过酶的理性设计和定点突变技术构建了人色氨酸羟化酶-2(TPH2)的系列突变体,并在高产L-色氨酸且含有TPH辅酶四氢生物蝶呤(BH4)合成与再生模块的大肠埃希氏菌中表达.发现适当降低酶和色氨酸、酶和BH4间结合的氢键数目有助于提高5-HTP产量;酶和底物色氨酸结合情况不变,辅酶BH4与酶间氢键数目越多5-HTP产量越低。5-HTP产量最高的细胞工厂是由突变酶V195A/V197I构建的,5-HTP产量较野生酶构建的细胞工厂产量提高54%,1 L补料摇床发酵48 h 5-HTP产量达16.17 g/L。理性设计是提高TPH2酶活,突破5-HTP合成限速步骤的有效途径, TPH2和底物色氨酸、辅酶BH4间氢键连接太多或太少都不利于其催化活性的发挥。

• 单位
  华北电力大学（保定）; 生命科学学院; 河北大学