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S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl methionine,SAM)是一种重要的代谢中间物,已被用于多种临床症状的治疗及保健品。为了获得高产SAM的重组毕赤酵母,本研究以强化了SAM合成酶的高产菌株GS115/DS16为出发菌株,探索了敲除SAM代谢途径中3个基因对重组菌株中SAM积累的影响。
通过同源重组方法,分别敲除SAM代谢途径中的S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因spe2、S-腺苷同型半胱氨酸水解酶基因sah1和L-甲硫氨酰tRNA合酶基因msm1,构建了相应的重组菌GS115/Dspe、GS115/Dmsm和GS115/Dsah,并分别对三种基因敲除菌株的生长与SAM合成进行了考察。在摇瓶发酵水平,三种基因敲除菌株的生长与出发菌株相比没有明显变化,出发菌株GS115/DS16的产量为0.11g/gDCW,3种重组菌的SAM产量均有一定提高,GS115/Dspe菌株的产量提高到0.12g/gDCW,GS115/Dsah菌株的产量为0.13g/gDCW,GS115/Dmsm菌株产量为0.12g/gDCW。
基因敲除可能抑制菌株了SAM在胞内转化利用,也提高了甲硫氨酸作为SAM合成底物的利用率,因此考察了外源添加底物甲硫氨酸补加量对3种不同基因敲除菌株合成SAM的影响。外源甲硫氨酸的补加量对GS115/Dspe菌株影响不大,GS115/Dsah菌株和GS115/Dmsm菌株更适合较低浓度的甲硫氨酸补加量。当甲硫氨酸补加量降至0.06％时,GS115/Dsah菌株可能由于转甲基和转巯基作用受到抑制,与甲硫氨酸补加量为0.1％时相比,SAM产量由0.13g/gDCW增加到0.15g/gDCW,提高了15.4％,与出发菌株GS115/DS16相比,优化后产量提高了36.4％。Dmsm菌株可能由于多胺的生成受到抑制,当甲硫氨酸补加量由0.1％降至0.06％时,SAM产量由0.12g/gDCW增加到0.13g/gDCW,提高了8.3％,与出发菌株GS115/DS16相比,优化后产量提高了18.2％。