德国亚琛工业大学应用微生物研究所将一株耐有机溶剂的台湾假单胞菌VLB120的多种芳香族化合物分解代谢途径中断,获得不能在4-羟基苯甲酸(ΔpobA)、酪氨酸(Δhpd)和奎尼酸(ΔquiC,ΔquiC1,ΔquiC2)上生长的底盘菌株。接着,他们运用恶臭假单胞菌产芳香族化合物的知识,异源表达成团泛菌酪氨酸苯酚裂解酶编基因使其产苯酚(如图1),然后表达内源TrpEP290S、AroF-1P148L和PheAT310I及中断pykA将苯酚发酵单位提高了17倍。额外表达大肠杆菌来源的已知瓶颈酶AroGfbr与TyrAfbr进一步提高了苯酚浓度。最好的菌株VLB120Δ5-TPL36在合成培养基中对葡萄糖和甘油的苯酚转化率分别达15.8%和18.5%(Cmol/Cmol),这是已报道微生物产苯酚中最高的。
该项研究的亮点是选择耐受有机溶剂的菌株进行代谢工程改造,同时尽可能用最少的基因修饰获得最佳产苯酚的效果。
图1 假单胞菌中莽草酸途径示意图。
其中,虚线表示多种反应,实线箭头代表一个反应;红色表示研究中删除的通路和蛋白;橙色箭头表示通量减少;绿色表示异源途径和酶;蓝色酶是假单胞菌固有的,它们的修饰与高产苯酚有关。