氨基酸代謝控制調(diào)節(jié)

1、氨基酸,第1節(jié) 氨基酸發(fā)酵機制(p113),一、谷氨酸族氨基酸(谷氨酸glutamic acid、瓜氨酸citrulline、鳥氨酸ornithine、精氨酸argenine)二、天冬氨酸族（賴氨酸lysine、蘇氨酸t(yī)hreonine、蛋氨酸methionine）三、分支鏈氨基酸族（纈氨酸valine、亮氨酸leucine、異亮氨酸isoleucine）四、芳香族（色氨酸t(yī)ryptophane、苯丙氨酸phenylal

2、anine、酪氨酸t(yī)yrosine）,谷氨酸族,一、谷氨酸族氨基酸(谷氨酸glutamic acid、瓜氨酸citrulline、鳥氨酸ornithine、精氨酸argenine)發(fā)酵機制。,Glucose,EMP,HMP,TCA,CO2固定化,Glu,Orn,Cit,Arg,,,,,,谷氨酸族氨基酸合成途徑,谷氨酸發(fā)酵機制,1）優(yōu)先合成；2）生物素缺陷；3）alpha－酮戊二酸脫氫酶活力喪失或微弱；４）ＣＯ２固定強；５）谷氨酸

3、脫氫酶活力強。,谷氨酸優(yōu)先天冬氨酸合成,PEP,葡萄糖,草酰乙酸,a-酮戊二酸,谷氨酸,順烏頭酸,異檸檬酸,檸檬酸,反饋抑制,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,反饋阻遏,天冬氨酸,鳥氨酸、瓜氨酸、精氨酸合成,谷氨酸,N-乙酰谷氨酸,N-乙酰-r-谷氨酰磷酸,N-乙酰鳥氨酸,瓜氨酸,精氨琥垢酸,精氨酸,,,,,,,,鳥氨酸,,,鳥氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶,精氨琥垢酸合成酶,鳥氨酸發(fā)酵機制,在谷氨酸棒桿菌、黃色短桿菌、枯草芽孢菌中：選育瓜氨酸缺

4、陷型，鳥氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶活力缺失;?解除arg 的反饋抑制，切斷向下的進一步代謝。選育精氨酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株：如抗ＡrgHx, D-Arg。 ?解除arg 的反饋抑制,瓜氨酸發(fā)酵機制,在谷氨酸棒桿菌、黃色短桿菌、枯草芽孢菌中：選育精氨酸缺陷型，琥珀酸合成活力酶失;?解除arg 的反饋抑制，切斷向下的進一步代謝。選育精氨酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株：如抗ＡrgHx, D-Arg。 ?解除arg 的反饋抑制,精氨酸發(fā)酵機制,只能選育精氨酸

5、結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株：如抗ＡrgHx, D-Arg。 ?解除arg 的反饋抑制,二、天冬氨酸族（賴氨酸lysine、蘇氨酸t(yī)hreonine、蛋氨酸methionine）發(fā)酵機制,天冬氨酸族,,,,,,二氫吡啶二羧酸,,,Ｏ－琥珀酰高絲氨酸,,,天冬氨酸激酶，ＡＫ,天冬氨酰半醛脫氫酶,還原酶,合成酶,高絲氨酸激酶,,,,,蘇氨酸脫氫酶,,,,,,協(xié)同反饋抑制,天冬氨酸發(fā)酵機制,大腸桿菌中天冬氨酸族生物合成的代謝調(diào)節(jié)fig 3-30谷氨

6、酸棒桿菌、黃色短桿菌等中的中天冬氨酸族生物合成的代謝調(diào)節(jié)fig 3-31優(yōu)先合成：Met>Thr>Lys代謝互鎖：二氫吡啶二羧酸合成酶受亮氨酸的反饋阻遏平衡合成：天冬氨酸與乙酰CoA形成平衡合成fig3-32,平衡合成,磷酸烯醇丙酮酸,丙酮酸,乙酰-CoA,草酰乙酸,天冬氨酸,檸檬酸,,,,,,,,,,,,,,,,逆轉(zhuǎn)反饋抑制,反饋抑制,,,,,,,,,,,,,,,,,Hom—,賴氨酸高產(chǎn)菌遺傳標(biāo)記圖,賴氨酸發(fā)酵機制f

7、ig3-33,切斷支路?選育Ｈom-突變株；解除賴氨酸與蘇氨酸對ＡＫ酶的協(xié)同反饋抑制?選育抗賴氨酸結(jié)構(gòu)類似物（如LysHx,AEC)和抗蘇氨賴氨酸結(jié)構(gòu)類似物（如ThrHx,AHV)等突變株；增加前體物的生物合成?選育丙氨酸缺陷型，抗天冬氨酸結(jié)構(gòu)類似物突變株；解除代謝互鎖?選育Leu-,抗亮氨酸結(jié)構(gòu)類似物突變株；,,,,,,,,,,,,lys—,Met —,,,,,,AHVR,,,蘇氨酸高產(chǎn)菌遺傳標(biāo)記圖,蘇氨酸發(fā)酵機制fig3-34

8、,切斷支路?選育Ｍet,Lys,Ile缺陷突變株；解除調(diào)節(jié)蘇氨酸對關(guān)鍵酶高絲氨酸脫氫酶反饋調(diào)節(jié)?選育抗蘇氨酸結(jié)構(gòu)類似物如ThrHx,AHV)等突變株；解除賴氨酸與蘇氨酸對ＡＫ酶的協(xié)同反饋抑制?選育抗賴氨酸結(jié)構(gòu)類似物（如LysHx,AEC) ；增加前體物的生物合成?選育丙氨酸缺陷型，抗天冬氨酸結(jié)構(gòu)類似物突變株；,,,,,,,,,Lys—,Met —,,,,O-琥珀酰高絲氨酸,,,,,,,,,,,,,,,,蛋氨酸高產(chǎn)菌遺傳標(biāo)記圖,,

9、SAM —,蛋氨酸發(fā)酵機制fig3-35,切斷支路?選育Ｍet,Thr缺陷突變株；解除調(diào)節(jié)解除蛋氨酸的自身反饋調(diào)節(jié)? ：選育抗蛋氨酸結(jié)構(gòu)類似物（如乙硫氨酸、硒代蛋氨酸等）突變株選育ＳＡＭ結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株；除賴氨酸與蘇氨酸對ＡＫ酶的協(xié)同反饋抑制?選育抗 AHV和 AEC突變株；切斷向下代謝?選育ＳＡＭ缺陷型突變株；增加前體物的生物合成?選育丙氨酸缺陷型，抗天冬氨酸結(jié)構(gòu)類似物突變株；,三、分支鏈氨基酸族（纈氨酸valine

10、、亮氨酸leucine、異亮氨酸isoleucine）發(fā)酵機制,分支鏈氨基酸族,生物合成代謝調(diào)節(jié)機制fig3-37,L-蘇氨酸,天冬氨酸,a-酮丁酸,a-乙酰-a-羥基丁酸,a-酮-beta-甲基戊酸,異亮氨酸,,,,,,,,纈氨酸,亮氨酸,葡萄糖,丙酮酸,a-乙酰乳酸,a-乙酰異戊酸,,,,,,a-異丙基蘋果酸,,,乙酰乳酸合成酶,,,轉(zhuǎn)氨酶,異丙基蘋果酸合成酶,脫氨酶,,異亮氨酸發(fā)酵機制fig3-37,異亮氨酸發(fā)酵是添加前體，繞過反

11、饋調(diào)節(jié)的典型例子。前體物：Ｄ－蘇氨酸，alpha－溴丁酸、 alpha－氨基丁酸等。要控制培養(yǎng)基中纈氨酸及葡萄糖亞適量，否則抑制產(chǎn)物的積累，而副產(chǎn)alpha－氨基丁酸。選育纈氨酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株，解除對乙酰羥基酸合成酶的調(diào)節(jié)。選育異亮氨酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株，解除對Ｌ－蘇氨酸脫氨酶的反饋抑制。若以葡萄糖為原料，則如何？,纈氨酸發(fā)酵機制fig3-37,關(guān)鍵酶： alpha－乙酰乳酸合成酶，是變構(gòu)酶，以TPP,Mg2+,FAS

12、,Fe2+為輔基；切斷支路：選育Ile+Leu缺陷型突變株；解除Ile,Val 合成酶系的反饋阻遏；解除Val對alpha－乙酰乳酸合成酶反饋抑制；可能的遺傳標(biāo)記：ile-+leu-+alpha-ABR(氨基丁酸)+2-TAR(2-噻唑丙氨酸)＋CMR,亮氨酸發(fā)酵機制fig3-37,簡要分析,芳香族,四、芳香族（色氨酸t(yī)ryptophane、苯丙氨酸phenylalanine、酪氨酸t(yī)yrosine）發(fā)酵機制合成途徑fig3-

13、38（大腸桿菌）調(diào)節(jié)fig3-39（黃色短桿菌）DAHP合成酶，tyr+phe協(xié)同反饋抑制;分支酸變位酶CM，氨茴酸合成酶AS，第一分支點PPA脫氫酶、脫水酶，第二分支點,黃色短桿菌,磷酸烯醇丙酮酸+4-磷酸赤蘚糖,DAHP,莽草酸,分支酸,氨茴酸,色氨酸,預(yù)苯酸,苯丙氨酸,酪氨酸,,,,,,,,,,苯丙酮酸,對羥基苯丙酮酸,,,,,,,,,,逆轉(zhuǎn)反饋抑制,反饋抑制,協(xié)同反饋,,優(yōu)先合成,色氨酸發(fā)酵機制fig3-39,切斷支路代

14、謝?選育phe-+tyr-雙重缺陷株；解除色氨酸自身反饋調(diào)節(jié)及對DAHP合成酶的反饋調(diào)節(jié)?選育trp+phe+tyr多重結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株；在培養(yǎng)基限量添加phe,tyr。生產(chǎn)菌株：黃色短桿菌Fig 3-40,磷酸烯醇丙酮酸+4-磷酸赤蘚糖,DAHP,莽草酸,分支酸,氨茴酸,色氨酸,預(yù)苯酸,苯丙氨酸,酪氨酸,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,遺傳缺陷,,解除反饋調(diào)節(jié),,,,磷酸烯醇丙酮酸+4-磷酸赤蘚糖,DAHP