异源表达多巴脱羧酶促进大肠杆菌从头合成多巴胺

作者：宋富强; 陈五九; 吴凤礼; 王晓霜; 路福平; 王钦宏^*

来源：生物工程学报, 2021, 37(12): 4266-4276.

DOI：10.13345/j.cjb.210076

• 大肠杆菌
• 代谢工程
• L-左旋多巴
• 多巴胺
• 多巴脱羧酶

多巴胺是多种天然抗氧化药物生物合成的前体物质,在人体内作为神经递质调控中枢神经系统的多种生理功能,常用于多种类型休克的临床治疗。目前,通过微生物合成技术已经实现了多巴胺的从头合成,但是合成效率很低。针对该问题,在左旋多巴(L-DOPA)大肠杆菌工程菌基础上,利用不同拷贝数质粒表达野猪Sus scrofa来源的多巴脱羧酶基因Ssddc,实现了葡萄糖到多巴胺的生产。为了进一步提高多巴胺合成效率,从100个候选基因中筛选出5个多巴脱羧酶基因进行测试,其中来源于人Homosapiens多巴脱羧酶基因Hsddc的工程菌摇瓶发酵的多巴胺产量最高,达到3.33 g/L;而来源于果蝇Drosophila melanogaster多巴脱羧酶基因Dmddc的工程菌摇瓶发酵的左旋多巴残余量最低,仅有0.02g/L;这两株工程菌分批补料发酵表明,多巴胺的产量可以分别达到13.3g/L和16.2g/L,左旋多巴残余量分别是0.45g/L和0.23g/L。将多巴脱羧酶基因Dmddc和Ssddc分别整合到基因组上,获得遗传稳定的工程菌,在分批补料发酵条件下,多巴胺产量最高达到17.7 g/L,是目前国内外报道的最高产量。

• 单位
  天津科技大学; 中国科学院天津工业生物技术研究所; 工业发酵微生物教育部重点实验室; 生物工程学院