氨基酸代谢控制调节.ppt

1、氨基酸,第1节氨基酸发酵机制(p113),一、谷氨酸族氨基酸(谷氨酸glutamic acid、瓜氨酸citrulline、鸟氨酸ornithine、精氨酸argenine)二、天冬氨酸族（赖氨酸lysine、苏氨酸threonine、蛋氨酸methionine）三、分支链氨基酸族（缬氨酸valine、亮氨酸leucine、异亮氨酸isoleucine）四、芳香族（色氨酸tryptophane、苯丙氨酸phenylalanine、酪氨酸tyrosine）,谷氨酸族,一、谷氨酸族氨基酸(谷氨酸glutamic acid、瓜氨酸citrulline、鸟氨酸ornithine、精氨酸argenine

2、)发酵机制。,Glucose,EMP,HMP,TCA,CO2固定化,Glu,Orn,Cit,Arg,谷氨酸族氨基酸合成途径,谷氨酸发酵机制,1）优先合成；2）生物素缺陷；3）alpha酮戊二酸脱氢酶活力丧失或微弱；）固定强；）谷氨酸脱氢酶活力强。,谷氨酸优先天冬氨酸合成,PEP,葡萄糖,草酰乙酸,a-酮戊二酸,谷氨酸,顺乌头酸,异柠檬酸,柠檬酸,反馈抑制,反馈阻遏,天冬氨酸,鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸合成,谷氨酸,N-乙酰谷氨酸,N-乙酰-r-谷氨酰磷酸,N-乙酰鸟氨酸,瓜氨酸,精氨琥垢酸,精氨酸,鸟氨酸,鸟氨酸转氨甲酰酶,精氨琥垢酸合成酶,鸟氨酸发酵机制,在谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、枯草芽孢菌中

3、：选育瓜氨酸缺陷型，鸟氨酸转氨甲酰酶活力缺失;解除arg 的反馈抑制，切断向下的进一步代谢。选育精氨酸结构类似物抗性突变株：如抗rgHx, D-Arg。 解除arg 的反馈抑制,瓜氨酸发酵机制,在谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、枯草芽孢菌中：选育精氨酸缺陷型，琥珀酸合成活力酶失;解除arg 的反馈抑制，切断向下的进一步代谢。选育精氨酸结构类似物抗性突变株：如抗rgHx, D-Arg。 解除arg 的反馈抑制,精氨酸发酵机制,只能选育精氨酸结构类似物抗性突变株：如抗rgHx, D-Arg。 解除arg 的反馈抑制,二、天冬氨酸族（赖氨酸lysine、苏氨酸threonine、蛋氨酸methionine

4、）发酵机制,天冬氨酸族,二氢吡啶二羧酸,琥珀酰高丝氨酸,天冬氨酸激酶，,天冬氨酰半醛脱氢酶,还原酶,合成酶,高丝氨酸激酶,苏氨酸脱氢酶,协同反馈抑制,天冬氨酸发酵机制,大肠杆菌中天冬氨酸族生物合成的代谢调节fig 3-30谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等中的中天冬氨酸族生物合成的代谢调节fig 3-31优先合成：MetThrLys代谢互锁：二氢吡啶二羧酸合成酶受亮氨酸的反馈阻遏平衡合成：天冬氨酸与乙酰CoA形成平衡合成fig3-32,平衡合成,磷酸烯醇丙酮酸,丙酮酸,乙酰-CoA,草酰乙酸,天冬氨酸,柠檬酸,逆转反馈抑制,反馈抑制,Hom,赖氨酸高产菌遗传标记图,赖氨酸发酵机制fig3-33,切断支

5、路选育om-突变株；解除赖氨酸与苏氨酸对酶的协同反馈抑制选育抗赖氨酸结构类似物（如LysHx,AEC)和抗苏氨赖氨酸结构类似物（如ThrHx,AHV)等突变株；增加前体物的生物合成选育丙氨酸缺陷型，抗天冬氨酸结构类似物突变株；解除代谢互锁选育Leu-,抗亮氨酸结构类似物突变株；,lys,Met ,AHVR,苏氨酸高产菌遗传标记图,苏氨酸发酵机制fig3-34,切断支路选育et,Lys,Ile缺陷突变株；解除调节苏氨酸对关键酶高丝氨酸脱氢酶反馈调节选育抗苏氨酸结构类似物如ThrHx,AHV)等突变株；解除赖氨酸与苏氨酸对酶的协同反馈抑制选育抗赖氨酸结构类似物（如LysHx,AEC) ；增加前体物

6、的生物合成选育丙氨酸缺陷型，抗天冬氨酸结构类似物突变株；,Lys,Met ,O-琥珀酰高丝氨酸,蛋氨酸高产菌遗传标记图,SAM ,蛋氨酸发酵机制fig3-35,切断支路选育et,Thr缺陷突变株；解除调节解除蛋氨酸的自身反馈调节 ：选育抗蛋氨酸结构类似物（如乙硫氨酸、硒代蛋氨酸等）突变株选育结构类似物抗性突变株；除赖氨酸与苏氨酸对酶的协同反馈抑制选育抗 AHV和 AEC突变株；切断向下代谢选育缺陷型突变株；增加前体物的生物合成选育丙氨酸缺陷型，抗天冬氨酸结构类似物突变株；,三、分支链氨基酸族（缬氨酸valine、亮氨酸leucine、异亮氨酸isoleucine）发酵机制,分支链氨基酸族,生物

7、合成代谢调节机制fig3-37,L-苏氨酸,天冬氨酸,a-酮丁酸,a-乙酰-a-羟基丁酸,a-酮-beta-甲基戊酸,异亮氨酸,缬氨酸,亮氨酸,葡萄糖,丙酮酸,a-乙酰乳酸,a-乙酰异戊酸,a-异丙基苹果酸,乙酰乳酸合成酶,转氨酶,异丙基苹果酸合成酶,脱氨酶,异亮氨酸发酵机制fig3-37,异亮氨酸发酵是添加前体，绕过反馈调节的典型例子。前体物：苏氨酸，alpha溴丁酸、 alpha氨基丁酸等。要控制培养基中缬氨酸及葡萄糖亚适量，否则抑制产物的积累，而副产alpha氨基丁酸。选育缬氨酸结构类似物抗性突变株，解除对乙酰羟基酸合成酶的调节。选育异亮氨酸结构类似物抗性突变株，解除对苏氨酸脱氨酶的反馈

8、抑制。若以葡萄糖为原料，则如何？,缬氨酸发酵机制fig3-37,关键酶： alpha乙酰乳酸合成酶，是变构酶，以TPP,Mg2+,FAS,Fe2+为辅基；切断支路：选育Ile+Leu缺陷型突变株；解除Ile,Val 合成酶系的反馈阻遏；解除Val对alpha乙酰乳酸合成酶反馈抑制；可能的遗传标记：ile-+leu-+alpha-ABR(氨基丁酸)+2-TAR(2-噻唑丙氨酸)CMR,亮氨酸发酵机制fig3-37,简要分析,芳香族,四、芳香族（色氨酸tryptophane、苯丙氨酸phenylalanine、酪氨酸tyrosine）发酵机制合成途径fig3-38（大肠杆菌）调节fig3-39（黄

9、色短杆菌）DAHP合成酶，tyr+phe协同反馈抑制;分支酸变位酶CM，氨茴酸合成酶AS，第一分支点PPA脱氢酶、脱水酶，第二分支点,黄色短杆菌,磷酸烯醇丙酮酸+4-磷酸赤藓糖,DAHP,莽草酸,分支酸,氨茴酸,色氨酸,预苯酸,苯丙氨酸,酪氨酸,苯丙酮酸,对羟基苯丙酮酸,逆转反馈抑制,反馈抑制,协同反馈,优先合成,色氨酸发酵机制fig3-39,切断支路代谢选育phe-+tyr-双重缺陷株；解除色氨酸自身反馈调节及对DAHP合成酶的反馈调节选育trp+phe+tyr多重结构类似物抗性突变株；在培养基限量添加phe,tyr。生产菌株：黄色短杆菌Fig 3-40,磷酸烯醇丙酮酸+4-磷酸赤藓糖,DAHP,莽草酸,分支酸,氨茴酸,色氨酸,预苯酸,苯丙氨酸,酪氨酸,遗传缺陷,解除反馈调节,磷酸烯醇丙酮酸+4-磷酸赤藓糖,DAHP,莽草酸,分支酸,氨茴酸,色氨酸,预苯酸,苯丙氨酸,酪氨酸,遗传缺陷,解除反馈调节,苯丙氨酸发酵机制,