http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717616300647
摘要：
近日，江南大学饶志明课题组发表于代谢工程杂志metabolic Engineering上的文章报道通过减少谷氨酸棒杆菌胞内H2O2合成和增加ATP供应，实现了精氨酸产量的显著提升。
精氨酸是一种半必须氨基酸，是重要的食品调味剂和制药工业氨基酸。利用微生物发酵进行精氨酸生产正在受到越来越多的关注。近日，江南大学饶志明课题组发表于代谢工程杂志metabolic Engineering上的文章《Improvementof the intracellular environment for enhancing l-arginine production of Corynebacterium glutamicum by inactivation of H2O2-forming flavin reductases and optimization of ATP supply》报道了通过改变细胞内环境的策略来提高精氨酸发酵产量的研究。文章作者认为ROS和ATP都是细胞内环境的重要组成部分，而精氨酸的合成需要大量的ATP。在不改变精氨酸合成途径的基础上，本文研究者通过减少H2O2合成和增加ATP供应，实现了精氨酸产量的显著提升。
在早先的工作中，该研究组通过诱变育种获得了一株精氨酸高产的棒状杆菌。在这项工作中，研究者通过改变细胞内环境的手段进一步实现了精氨酸产量的提高。首先，他们首次鉴定了谷氨酸棒杆菌中的两个NAD(P)H依赖的黄素还原酶Frd181（frd1基因编码）和Frd188 (frd2基因编码)。通过对这两个编码基因的敲除和过表达，研究人员对他们的功能进行了研究，并且发现对Frd181和Frd188的失活有利于细胞的生长以及精氨酸的生产。他们认为这一点得益于胞内H2O2和活性氧（reactive oxygen species ，ROS）的减少以及NADH和ATP水平的增加。在此基础上，研究者们尝试通过对noxA （编码NADH氧化酶）、amn（编码AMP核苷酶）的敲除以及pgk（编码3-磷酸甘油酸激酶）和pyk（编码丙酮酸激酶）的过表达来进一步增加ATP水平，结果显示精氨酸产量得到明显的提升。在分批补料发酵中，精氨酸产量达到57.3g/L，得率为0.326g/g葡萄糖。相比母菌分别提高了49.2%和34.2%。
