聚γ-谷氨酸（γ-PGA）是一种具有广泛用途的重要的多功能聚合物，ATP供给在其合成中具有重要作用。近日，我室陈守文教授课题组在能量代谢促地衣芽胞杆菌高产γ-PGA中取得进展，相关文章“Enhanced production of poly-γ-glutamic acid by improving ATP supply in metabolically engineered Bacillus licheniformis”发表在杂志“BiotechnologyandBioengineering”上。

本研究中，作者尝试通过多种途径改造提高胞内ATP的供给水平，进而提高地衣芽胞杆菌中γ-PGA的产量。首先，通过对地衣芽胞杆菌呼吸链的研究发现，阻断细胞色素bd氧化酶途径可以减少细胞维持代谢能，进而将γ-PGA产量提高了19.27%。其次，通过引入透明颤菌中血红蛋白，将地衣芽胞杆菌中γ-PGA产量提高了13.32%。随后，分别强化表达了ATP合成途径的关键基因purB和adK，发现强化AdK的表达可将γ-PGA产量提高14.69%。接着，我们确证了地衣芽胞杆菌中呼吸型硝酸盐还原酶NarGHIJ负责从硝酸盐到亚硝酸的转化，而同化硝酸盐还原酶则会影响硝酸盐到铵的转化。这两个酶系都会受到双组份调控系统ResD-ResE的调控，过表达NarG，NasC和ResD均可以提高ATP的供给水平和γ-PGA产量。基于上述结果，我们通过组合代谢工程策略，在cydBC缺失菌株的基础上强化表达了vgb，adK和resD将细胞内ATP的浓度提高到了3.53 umol/g DCW，最终工程菌株WX-BCVAR的γ-PGA产量达到43.81 g/L，相比于对照菌株WX-02提高了38.64%。总之，本研究结果表明提高细胞内ATP含量是一种提高γ-PGA产量的有效策略，并为工业化生产γ-PGA奠定了基础。

链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bit.26774