【摘要】：L-蘇氨酸是人體必需的八種氨基酸之一,其廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和畜牧業(yè),應(yīng)用意義重大。大腸桿菌是L-蘇氨酸的生產(chǎn)菌株,在其發(fā)酵過(guò)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(zhǎng)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(xì)胞相容性溶質(zhì),在滲透調(diào)節(jié)方面具有重要作用。本論文研究了發(fā)酵過(guò)程中添加三甲基甘氨酸對(duì)L-蘇氨酸生物合成關(guān)鍵酶酶活性的影響,并進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析和蛋白質(zhì)組學(xué)分析。(1)以不添加三甲基甘氨酸的葡萄糖溶液為對(duì)照,檢測(cè)三甲基甘氨酸對(duì)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(shí)驗(yàn)研究了大腸桿菌E.coli JLTHR在發(fā)酵過(guò)程中以不添加三甲基甘氨酸的葡萄糖溶液為對(duì)照,檢測(cè)三甲基甘氨酸對(duì)基因轉(zhuǎn)錄水平的影響。結(jié)果表明,在流加三甲基甘氨酸的條件下,細(xì)胞組成成分和一些與細(xì)胞膜的合成有關(guān)的基因表達(dá)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(diào)。此外,對(duì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)錄水平有一定程度的增加。(3)本實(shí)驗(yàn)建立了基于iTRAQ定量技術(shù)的研究方法,以不添加三甲基甘氨酸的葡萄糖溶液為對(duì)照,檢測(cè)三甲基甘氨酸對(duì)蛋白質(zhì)的表達(dá)水平的差異影響。整體分析蛋白質(zhì)表達(dá)量有732個(gè)蛋白質(zhì)發(fā)生上調(diào),811個(gè)蛋白質(zhì)發(fā)生下調(diào)。差異蛋白中主要參與的分子功能有14個(gè)功能類(lèi)別,參與的細(xì)胞組分有13個(gè)功能類(lèi)別,參與的生物過(guò)程有19個(gè)功能類(lèi)別。
【圖文】：

圖1.1 L-蘇氨酸生物合成調(diào)控機(jī)制在大腸桿菌中，蘇氨酸及異亮氨酸等多個(gè)氨基酸中的碳原子都是來(lái)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(lài)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(guò)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(zhuǎn)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(dāng) L-蘇氨酸在生產(chǎn)細(xì)胞中大量的積累時(shí)，，蘇氨酸抑制高絲氨酸脫氫酶，使丁氨醛酸合成賴(lài)氨酸占主

實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ922

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本文編號(hào)：2607076