Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự Biểu Hiện Hemoglobin Vitreoscilla Tăng Cường Sự Tăng Trưởng Tế Bào và Sản Xuất Dihydroxyacetone trong Gluconobacter oxydans
Tóm tắt
Dihydroxyacetone (DHA) là một loại đường ketose quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp mỹ phẩm, hóa chất và dược phẩm. DHA đã được sản xuất công nghiệp bởi Gluconobacter oxydans với nhu cầu oxy cao. Để cải thiện sản xuất DHA, gene vgb mã hóa hemoglobin Vitreoscilla (VHb) đã được đưa thành công vào G. oxydans, tại đây nó được duy trì ổn định và được biểu hiện ở mức khoảng 76,0 nmol/g trọng lượng tế bào khô. Kết quả cho thấy VHb được biểu hiện liên tục đã cải thiện sự tăng trưởng tế bào và sản xuất DHA trong G. oxydans dưới các điều kiện khí hóa khác nhau. Đặc biệt, ở tốc độ khí hóa thấp, chủng biểu hiện VHb (VHb+) đã thể hiện 23,13% khối lượng sinh khối và 37,36% sản xuất DHA nhiều hơn so với chủng không có VHb (VHb−) sau 32 giờ lên men trong các bể phản ứng. Ngoài ra, tỷ lệ hấp thụ oxy (OUR) cũng được cải thiện ở chủng VHb+ so với chủng đối chứng trong quá trình lên men.
Từ khóa
#Dihydroxyacetone #Gluconobacter oxydans #Vitreoscilla hemoglobin #sản xuất sinh khối #hấp thụ oxyTài liệu tham khảo
Adlercreutz P, Mattiasson B (1982) Oxygen supply to immobilized cells: oxygen supply by hemoglobin or emulsions of perfluorochemicals. Eur J Appl Microbiol Biotechnol 16:165–170
Adlercreutz P, Mattiasson B (1984) Oxygen supply to immobilized cells: use of p-benzoquinone as an oxygen substitute. Appl Microbiol Biotechnol 20:296–302
Bhave SL, Chattoo BB (2003) Expression of Vitreoscilla hemoglobin improves growth and levels of extracellular enzyme in Yarrowia lipolytica. Biotechnol Bioeng 84:658–666
Claret C, Salmon JM, Romieu C, Bories A (1994) Physiology of Gluconobacter oxydans during dihydroxyacetone production from glycerol. Appl Microbiol Biotechnol 41:359–365
Dikshit KL, Webster DA (1988) Cloning, characterization and expression of the bacteria globin gene from Vitreoscilla in Escherichia coli. Gene 70:377–386
Gupta A, Singh VK, Qazi GN, Kumar A (2001) Gluconobacter oxydans: its biotechnological applications. J Mol Microbiol Biotechnol 3:445–456
Hekmat D, Bauer R, Fricke J (2003) Optimization of the microbial synthesis of dihydroxyacetone from glycerol with Gluconobacter oxydans. Bioprocess Biosyst Eng 26:109–116
Hoist O, Lundbäck H, Mateiasson B (1985) Hydrogen peroxide as an oxygen source for immobilized Gluconobacter oxydans converting glycerol to dihydroxyacetone. Appl Microbiol Biotechnol 22:383–388
Kallio PT, Kim DJ, Tsai PS, Baily JE (1994) Intracellular expression of Vitreoscilla hemoglobin alters Escherichia coli energy metabolism under oxygen-limited conditions. Eur J Biochem 219:201–208
Khosla C, Bailey JE (1989) Characterization of the oxygen-dependent promoter of the Vitreoscilla hemoglobin gene in Escherichia coli. J Bacteriol 171:5995–6004
Khosla C, Curtis JE, Bydalek P, Swartz JR, Bailey JE (1990) Expression of recombinant proteins in Escherichia coli using an oxygen-responsive promoter. Nat Biotechnol 8:554–558
Kovach ME, Elzer PH, Hill DS, Robertson GT, Farris MA, Roop RM II, Peterson KM (1995) Four new derivatives of the broad-host-range cloning vector pBBR1MCS carrying different antibiotic resistance cassettes. Gene 166:175–176
Leung R, Poncelet D, Neufeld RJ (1997) Enhancement of oxygen transfer rate using microencapsulated silicone oils as oxygen carriers. J Chem Technol Biotechnol 68:37–46
Liu CY, Webster DA (1974) Spectral characteristics and interconversions of the reduced, oxidized, oxygenated forms of purified cytochrome o. J Biol Chem 249:4261–4266
Makhotkina TA, Pomortseva NV, Lomova IE, Nikolaev PI (1981) Glycerol transformations into dihydroxyacetone by polyacrylamide gel immobilized cells of Gluconobacter oxydans. Prikl Biokhim Mikrobiol 17:102–106
Merfort M, Herrmann U, Bringer-Meyer S, Sahm H (2006) High-yield 5-keto-d-gluconic acid formation is mediated by soluble and membrane-bound gluconate-5-dehydrogenases of Gluconobacter oxydans. Appl Microbiol Biotechnol 73:443–451
Park KW, Kim KJ, Howard AJ, Stark BC, Webster DA (2002) Vitreoscilla hemoglobin binds to subunit I of cytochrome bo ubiquinol oxidases. J Biol Chem 277:33334–33337
Prust C, Hoffmeister M, Liesegang H, Wiezer A, Fricke WF (2005) Complete genome sequence of the acetic acid bacterium Gluconobacter oxydans. Nat Biotechnol 23:195–200
Saito Y, Ishii Y, Hayashi H, Imao Y, Akashi T, Yoshikawa K, Noguchi Y, Soeda S, Yoshida M, Niwa M, Hosoda J, Shimomura K (1997) Cloning of genes coding for l-sorbose and l-sorbosone dehydrogenases from Gluconobacter oxydans and microbial production of 2-keto-l-gulonate, a precursor of l-ascorbic acid in a recombinant G. oxydans strain. Appl Environ Microbiol 63:454–460
Wei XX, Chen GQ (2008) Applications of the VHb gene vgb for improved microbial fermentation processes. Methods Enzymol 436:269–283
Yang XP, Wei LJ, Lin JP, Yin B, Wei DZ (2008) Membrane-bound pyrroloquinoline quinone-dependent dehydrogenase in Gluconobacter oxydans M5, responsible for product of 6-(2-hydroxyethyl) amino-6-deoxy-l-Sorbose. Appl Environ Microbiol 74:5250–5253
Yu HM, Shi Y, Zhang YP, Yang SL, Shen ZY (2002) Effect of Vitreoscilla hemoglobin biosynthesis in Escherichia coli on production of poly (β-hydroxybutyrate) and fermentative parameters. FEMS Microbiol Lett 214:223–227
Zhang L, Li YJ, Wang ZN, Xia Y, Chen WS, Tang KX (2007) Recent developments and future prospects of Vitreoscilla hemoglobin application in metabolic engineering. Biotechnol Adv 25:123–136