一个高通量双系统,用于选聚酸盐激酶突变体,以便在L-氨酸生物催化剂中有效地再生ATP

科学领域:

• 生物催化和酶工程 生物催化和酶工程
• 代谢工程是代谢工程.
• 生物化学工程 生物化学工程

背景情况:

• 腺三酸盐 (ATP) 是许多需要能源的生物催化反应的重要辅助因子.
• 多酸盐激酶 (PPK) 提供了一种具有成本效益的ATP再生方法,使用多酸盐 (polyP) 作为基质.
• 高效的ATP再生对于许多酶过程的经济可行性至关重要.

研究的目的:

• 识别和设计一种高度活跃的多酸盐激酶 (PPK),用于高效的ATP再生.
• 开发和优化ATP再生系统,以提高L-theanine的生物催化生产.
• 为了证明工程ATP再生系统的可扩展性和广泛适用性.

主要方法:

• 来自各种来源的PPK酶的选,确定Cytophaga hutchinsonii PPK (ChPPK) 具有优越的活性.
• 构建一个细胞外-细胞内双重系统,用于对ChPPK突变体进行高通量查.
• 通过位点定向突变发生的ChPPK工程,导致ChPPK_D82N-K103E突变,其特定活性增加了4.3倍.
• 将工程ChPPK突变体集成到由谷氨酸酸突变酶 (GMAS) 催化L-氨酸生产系统中,用于ATP再生.
• 扩大L-theanine生产过程的研究和ATP再生系统的开发,以合成谷氨胺.

主要成果:

• 这种ChPPK_D82N-K103E突变显示了ADP和多P6的显著增强的催化活性.
• 设计的ATP再生系统使得L-theanine的高产量 (高达62.7g/L) 在各种基质度下具有很好的转化率 (>90%).
• 该系统成功地适应了谷氨胺的合成,获得了13.8g/L的产量,转化率为94.4%.
• 应用ChPPK突变物提高了基质到产品的转换效率,并最大限度地提高了基质价值.

结论:

• 工程化ChPPK_D82N-K103E突变为生物催化剂中的ATP再生提供了一个高效和可持续的解决方案.
• 这种ATP再生策略显著提高了酶性生产过程的产量,转化率和经济可行性.
• 开发的突变酶平台具有很大的潜力,可以为广泛的消耗ATP的生物催化应用提供动力.