2,3-丁二醇氧化还原酶基因敲除对克氏肺炎杆菌合成1,3-丙二醇的影响

摘要

利用Klebsiella pneumoniae微氧发酵甘油生产1,3-丙二醇时,一部分甘油通过氧化代谢途径大量合成副产物2,3-丁二醇,降低了1,3-丙二醇的得率。2,3-丁二醇的形成不仅消耗了大量甘油,还将还原型辅酶NADh 氧化为NAD+,降低了同为NADh 依赖型的1,3-丙二醇合成途径的效率。在下游的分离阶段,2,3-丁二醇与1,3-丙二醇性质接近,影响到1,3-丙二醇的分离过程和最终纯度。2,3-丁二醇氧化还原酶(AR)是2,3-丁二醇合成途径的关键酶之一,编码此酶的是budC 基因。本文以2,3-丁二醇氧化还原酶为改造目标,以Klebsiella pneumoniae为宿主,通过同源重组技术在Klebsiella pneumoniae的budC基因中地插入了带有启动子的四环素抗性基因(Tet),经抗性筛选和基因水平鉴定,得到budC基因敲除的重组菌。通过摇瓶发酵,并研究了这株重组菌的菌体干重,结果表明重组菌的菌体生长受到明显抑制,细胞干重降低34.8%。通过液相色谱测量发酵液成分,结果显示,2,3-丁二醇合成浓度比出发菌株大大降低。摇瓶中甘油初始浓度是20 g/L,重组菌合成的1,3-PD浓度达到10.87gL-1,甘油转化率达到0.6577mol/mol,与出发菌种的最好的发酵结果相比,产量提高20.78%。因此，敲除2,3-丁二醇氧化还原酶基因是一种提高1,3-丙二醇产量,降低分离成本的有效方法。