Page 128 - 《精细化工》2023年第5期

第 40 卷第 5 期 精 细 化 工 Vol.40, No.5
20 23 年 5 月 FINE CHEMICALS May 2023

生物工程
过量表达甲酸脱氢酶提高大肠杆菌合成

L-2-氨基丁酸的效率

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李 莹 ，史红玲 1,2 ，王 喆 ，冉璐妮 ，薛 闯 ，唐存多
（1. 南阳师范学院 河南省伏牛山昆虫生物学重点实验室，河南 南阳 473061；2. 大连理工大学 生物工
程学院，辽宁 大连 116024）
摘要：为了实现 L-2-氨基丁酸（L-ABA）的高效生物合成，借助 pACYCDuet-1 和 pET28a 共表达系统，构建了
携带 L-苏氨酸脱氨酶（L-TD）、L-亮氨酸脱氢酶（L-L-DH）和不同活性甲酸脱氢酶（FDH）编码基因的重组大
肠杆菌，分别命名为：E. coli BL21 (DE3)/pACYCDuet-1-EcTD-EsLeuDH: pET28a-CbFDH 和 E. coli BL21 (DE3)/
M
pACYCDuet-1-EcTD-EsLeuDH: pET28a-CbFDH 。经诱导表达后，L-苏氨酸脱氨酶和 L-亮氨酸脱氢酶在两个重
组大肠杆菌中的表达水平基本一致，而后者的甲酸脱氢酶酶活表达水平为(342.00±9.40) IU/mL，显著高于前者的
(196.00±6.20) IU/mL。在 50 mL 反应体系中，200 mmol/L L-苏氨酸经 220 r/min、30 ℃下反应 6 h 时，前者 L-ABA
得率为 71%，后者为 85%。结果表明，提高甲酸脱氢酶的表达水平可以显著提高 L-ABA 的合成效率。此外，
优化反应温度后，在 35 ℃下反应 6 h 时，L-ABA 的得率可达 90%。
关键词：L-2-氨基丁酸；L-苏氨酸；共表达；微生物细胞工厂；全细胞催化；生物工程
中图分类号：TQ922 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 05-1048-07

Increase of L-2-aminobutyric acid yield via formate dehydrogenase
overexpression in Escherichia coli

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1,2
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LI Ying , SHI Hongling , WANG Zhe , RAN Luni , XUE Chuang , TANG Cunduo
（1. Henan Provincial Key Laboratory of Funiu Mountain Insect Biology, Nanyang Normal University, Nanyang 473061,
Henan, China; 2. School of Bioengineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning, China）
Abstract: In order to achieve the efficient biosynthesis of L-2-aminobutyric acid (L-ABA), two
recombinant Escherichia coli strains carrying L-threonine deaminase (L-TD), L-leucine dehydrogenase
(L-L-DH) and different formate dehydrogenases (FDH) encoding genes were established by using a dual
plasmid co-expression system of pACYCDuet-1 and pET28a, and named E. coli BL21
(DE3)/pACYCDuet-1-EcTD-EsLeuDH: pET28a-CbFDH and E. coli BL21 (DE3)/pACYCDuet-1-EcTD-
M
EsLeuDH: pET28a-CbFDH , respectively. After induction, the expression levels of L-threonine deaminase
and L-leucine dehydrogenase in the two recombinant E. coli strains were basically the same, while that of
formate dehydrogenase in the latter was (342.00±9.40) IU/mL, significantly higher than (196.00±6.20)
IU/mL expressed in the former strain. In a 50 mL reaction system with 200 mmol/L L-threonine reacted at
220 r/min and 30 ℃ for 6 h, the yield of L-ABA was 71% in the former and 85% in the latter. The results
showed that formate dehydrogenase overexpression could significantly improve the synthesis efficiency of
L-ABA. Moreover, the yield of L-ABA reached 90% when catalyzed at 220 r/min and the optimized
temperature of 35 ℃ for 6 h.
Key words: L-2-aminobutyric acid; L-threonine; co-expression; microbial cell factory; whole cell
catalysis; biological engineering

收稿日期：2022-08-30; 定用日期：2022-11-08; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220812
基金项目：国家自然科学基金（31900916）；河南省青年人才托举工程项目（2021HYTP036）；河南省高校科技创新人才（21HASTIT041）
作者简介：李 莹（1997—），女，硕士生，E-mail：2983753362@qq.com。联系人：唐存多（1987—），男，副教授，E-mail：tcd530@126.com。