生物反應(yīng)器助力枯草芽孢桿菌高效合成D-阿洛酮糖

D-阿洛酮糖是一種低熱量、高甜度的己糖單糖。然而D-阿洛酮糖制備過(guò)程在堿性和高溫條件下，非酶引發(fā)的褐變阻礙了D-果糖至D-果膠的轉(zhuǎn)化，并且產(chǎn)生的副產(chǎn)物增加了分離和提取的難度。

為了解決生產(chǎn)過(guò)程中的上述問(wèn)題，江南大學(xué)饒志明課題組發(fā)表的研究Efficient D-allulose synthesis under acidic conditions by auto-inducing expression of the tandem D-allulose 3-epimerase genes in Bacillus subtilis中在構(gòu)建的枯草芽孢桿菌168（Bs168）內(nèi)利用D-阿洛酮糖3-差向異構(gòu)酶（DPEases）基因表達(dá)和自動(dòng)誘導(dǎo)啟動(dòng)子工程，在酸性條件下有效合成D-阿洛酮糖。

實(shí)驗(yàn)首先選擇枯草芽孢桿菌168作為DPEases異源表達(dá)底盤細(xì)胞，分別表征了pH和溫度對(duì)純化酶活性和穩(wěn)定性的影響。純化酶PSDPEase受溫度變化影響顯著，RCDPEase則具有更好的熱穩(wěn)定性。RCDPEase的活性受到pH變化的顯著影響，而DSDPEase的活性受到的影響較小。然而當(dāng)使用DSDPEase催化果糖合成D-阿洛酮糖時(shí)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)混合物發(fā)生非酶褐變，并隨著pH逐漸變?yōu)閴A性會(huì)越來(lái)越明顯。

DPEases酶學(xué)性質(zhì)和堿性條件下的非酶褐變
 

DPEase合成D-阿洛酮糖和DPEase在一個(gè)細(xì)胞共表達(dá)的平衡時(shí)間
 

啟動(dòng)子表達(dá)對(duì)酶活性的影響
 

全細(xì)胞生物轉(zhuǎn)化條件優(yōu)化
 

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參考文獻(xiàn)：Hu M, Wei Y, Zhang R, Shao M, Yang T, Xu M, Zhang X, Rao Z. Efficient D-allulose synthesis under acidic conditions by auto-inducing expression of the tandem D-allulose 3-epimerase genes in Bacillus subtilis. Microb Cell Fact. 2022 Apr 19;21(1):63. doi: 10.1186/s12934-022-01789-2. PMID: 35440084; PMCID: PMC9019997.