大肠杆菌Gal P-Gl K途径功能分析

李文; 王彩喆; 牟林云; 王正祥

doi:10.13364/j.issn.1672-6510.20230143

天津科技大学学报 ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (04) : 39 -45+72. DOI: 10.13364/j.issn.1672-6510.20230143

大肠杆菌Gal P-Gl K途径功能分析

李文, 王彩喆, 牟林云, 王正祥

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摘要

大肠杆菌（Escherichia coli）主要经磷酸转移酶系统（phosphotransferase system,PTS）完成葡萄糖的底物水平磷酸化，启动葡萄糖代谢。为了拓展大肠杆菌的葡萄糖转运代谢能力，在删除大肠杆菌PTS系统的基础上，通过对半乳糖转运蛋白（Gal P）与葡萄糖激酶（GlK）的过量表达搭建不依赖PTS系统的Gal P-Gl K葡萄糖转运途径，研究并探索大肠杆菌葡萄糖代谢的启动新方式及其效率，并考察其生理代谢的变化。通过基因重组技术删除大肠杆菌B0013-025基因组中pts HI-crr、pts G及mlc基因，获得了突变株025P。此突变株在以葡萄糖为唯一碳源的培养基中几乎不生长，PTS系统被破坏后，葡萄糖转运能力出现了严重缺失。进一步利用启动子gap增强gal P与glk的表达，所获得的重组菌株025PG恢复了经氧化磷酸化启动葡萄糖代谢的能力。强化Gal P-Gl K途径不仅可以启动葡萄糖代谢，还可以启动半乳糖与阿拉伯糖代谢，代谢强弱排序为葡萄糖(μ=0.31 h^-1)>半乳糖(μ=0.27 h^-1)>阿拉伯糖(μ=0.21 h^-1)>果糖=木糖(μ=0.01 h^-1)。因此，不依赖PTS系统的大肠杆菌菌株025PG在强化Gal P-Gl K途径后能够重新代谢葡萄糖，此结果为后续相关工业菌株的遗传选育提供了理论基础。