离子转运蛋白调控钝齿棒杆菌离子和pH稳态促进L-精氨酸合成
L-精氨酸是一种半必需氨基酸,广泛应用于食品、制药、饲料等行业.[目的]当前对L-精氨酸生产菌株的研究,极少涉及离子转运领域.在本研究中,发现在发酵时适量添加外源K+有利于促进钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum) SYPA5-5合成L-精氨酸.[方法]在C.crenatum SYPA5-5发酵培养基外源添加0.5 g/L和2.5 g/L的K3PO4,取对数期发酵样品进行转录组数据分析,挖掘出K+转运相关的阳离子转运ATP酶CTAP1以及单价阳离子/H+逆转运蛋白Mrp1A,研究其在C.crenatum SYPA5-5快速合成L-精氨酸阶段,对菌株生长及L-精氨酸合成的影响.[结果]对基因ctapl和mrp1分别进行敲除和过表达,深入研究突变株对L-精氨酸合成的影响.研究发现同时过表达离子转运蛋白CTAP1和Mrp1A更有利于胞内离子、pH稳态和渗透压调节,最终提高L-精氨酸的产量.在补料分批发酵中分别过表达Mrp1A、CTAP1以及同时过表达Mrp1A和CTAP1的菌株L-精氨酸产量分别达到61.4 g/L、63.9 g/L和65.3 g/L,产率分别为0.383 g/g、0.392 g/g和0.395 g/g,比C.crenatum SYPA5-5分别提高了34.9％、38.0％和39.1％.[结论]CTAP1是特异性的K+转运ATP酶,可以将培养基中的K+运输到胞内.同时Mrp1A可将胞内K+和Na+等单价阳离子运输到胞外,将胞外H+运输至胞内,中和胞内L-精氨酸所导致的碱性环境,从而维持胞内pH稳定.CTAP1和Mrp1A的研究为解析离子转运机制和L-精氨酸合成之间的联系奠定了基础.
钝齿棒杆菌SYPA5-5、阳离子转运ATP酶CTAP1、单价阳离子/H+逆转运蛋白Mrp1A、钾离子
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国家重点研发计划;国家自然科学基金;江苏省自然科学基金;宁夏回族自治区重点研发计划;国家轻工技术与工程一流学科自主课题资助
2020-11-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共15页
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