论文摘要
葡萄糖是工业生产中应用最广泛的碳源,其代谢水平会显著影响工业生产的成本和效率。在大肠杆菌中葡萄糖首先经过磷酸烯醇式丙酮酸依赖的磷酸酶转移系统（PTS系统）进入细胞质内,每转移一分子的葡萄糖需要消耗一分子的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。然而PEP是许多工业化合物的重要前体物质,如丁二酸,苹果酸,芳香族化合物。为了提高这些化合物的产量,通常需要失活PTS系统来提高PEP的供给,从而提高目标产物的代谢流量。虽然上述方法可以提高PEP的供给,但是所获得的PTS-菌株的葡萄糖转运能力都很低。为了提高PTS-菌的葡萄糖转运能力,本研究引入了来自大肠杆菌和运动发酵假单胞菌（Zymomonas mobilis）的两种转运蛋白GalP（Escherichia coli）, Glf（Z. mobilis）和两种葡萄糖激酶（Glk）。并利用不同强度的人工调控元件调控了两蛋白的表达,构建了三种不依赖PTS系统的葡萄转运途径。研究发现Glf的转运能力要优于GalP,原因是因为Glf转运不需要任何形式的能量和高速转运葡萄糖的能力。而GlkZ.mobilis酶的活性虽然比GlkE.coli的高,但是葡萄糖转运速率降低（0.58g/L·h）,可能跟假单胞菌Glk受胞内能量供给状态的紧密调控有关。所得到的最优菌株JT014（Glfl2,Glk E.coli 12）葡萄糖利用速率为2.13g/L·h,比野生菌ATCCC8739提高了81%,比JL043（GalP93,Glk E.coli 37）的葡萄糖利用速率提高了30%。同时还将该葡萄糖转运途径用于丁二酸的生产。研究发现调控galP, glk E.coli得到最优的菌株NZ061丁二酸产量提高20%,而调控glf,glk E.coli获得的最优菌株JL052丁二酸产量提高41%。本研究表明组合调控Z. mobilis的glf和E. coli的glk基因,可以有效提高PTS-菌株的葡萄利用能力和丁二酸生产能力,同时可用于其他以PEP为前体的化合物的生产。