氨基酸代谢控制调节

1、氨基酸第第1节节氨基酸发酵机制氨基酸发酵机制(p113) 一、谷氨酸族氨基酸一、谷氨酸族氨基酸(谷氨酸谷氨酸glutamicacid、瓜、瓜氨酸氨酸citrulline、鸟氨酸、鸟氨酸ornithine、精氨酸、精氨酸argenine) 二、天冬氨酸族（赖氨酸二、天冬氨酸族（赖氨酸lysine、苏氨酸、苏氨酸threonine、蛋氨酸、蛋氨酸methionine） 三、分支链氨基酸族（缬氨酸三、分支链氨基酸族（缬氨酸valine、亮氨酸、亮氨酸leucine、异亮氨酸、异亮氨酸isoleucine） 四、芳香族（色氨酸四、芳香族（色氨酸tryptophane、苯丙氨酸、苯丙氨酸phenylal

2、anine、酪氨酸、酪氨酸tyrosine）谷氨酸族谷氨酸族 一、谷氨酸族氨基酸一、谷氨酸族氨基酸(谷氨酸谷氨酸glutamicacid、瓜氨酸、瓜氨酸citrulline、鸟氨酸、鸟氨酸ornithine、精氨酸精氨酸argenine)发酵机制。发酵机制。GlucoseEMP,HMP,TCA,CO2固定化GluOrnCitArg谷氨酸族氨基酸合成途径谷氨酸族氨基酸合成途径谷氨酸发酵机制1）优先合成；）优先合成；2）生物素缺陷；）生物素缺陷；3）alpha酮戊二酸脱氢酶活力丧失或微弱；酮戊二酸脱氢酶活力丧失或微弱；）固定强；固定强；）谷氨酸脱氢酶活力强。）谷氨酸脱氢酶活力强。谷氨酸优先天冬氨酸

3、合成PEP葡萄糖草酰乙酸a-酮戊二酸谷氨酸顺乌头酸异柠檬酸柠檬酸反馈抑制反馈阻遏天冬氨酸鸟氨酸、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-乙酰鸟氨酸瓜氨酸精氨琥垢酸精氨酸鸟氨酸鸟氨酸转氨甲酰酶精氨琥垢酸合成酶鸟氨酸发酵机制 在谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、枯草芽孢菌中： 选育瓜氨酸缺陷型，鸟氨酸转氨甲酰酶活力缺失;解除arg 的反馈抑制，切断向下的进一步代谢。 选育精氨酸结构类似物抗性突变株：如抗rgHx, D-Arg。 解除arg 的反馈抑制瓜氨酸发酵机制 在谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、枯草芽孢菌中： 选育精氨酸缺陷型，琥珀酸合成活力酶失;解除arg 的反馈抑制，切断向下的

4、进一步代谢。 选育精氨酸结构类似物抗性突变株：如抗rgHx, D-Arg。 解除arg 的反馈抑制精氨酸发酵机制 只能选育精氨酸结构类似物抗性突变株：如抗rgHx, D-Arg。 解除arg 的反馈抑制 二、天冬氨酸族（赖氨酸二、天冬氨酸族（赖氨酸lysine、苏氨酸、苏氨酸threonine、蛋氨酸、蛋氨酸methionine）发酵机）发酵机制制天冬氨酸族天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酰半醛高丝氨酸赖氨酸苏氨酸异亮氨酸蛋氨酸二氢吡啶二羧酸琥珀酰高丝氨酸天冬氨酸激酶，天冬氨酰半醛脱氢酶还原酶合成酶高丝氨酸激酶苏氨酸脱氢酶协同反馈抑制天冬氨酸发酵机制 大肠杆菌中天冬氨酸族生物合成的代谢调节fig 3

5、-30 谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等中的中天冬氨酸族生物合成的代谢调节fig 3-31 优先合成：MetThrLys 代谢互锁：二氢吡啶二羧酸合成酶受亮氨酸的反馈阻遏 平衡合成：天冬氨酸与乙酰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草酰乙酸天冬氨酸柠檬酸逆转反馈抑制反馈抑制天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酰半醛高丝氨酸蛋氨酸苏氨酸赖氨酸Hom赖氨酸高产菌遗传标记图赖氨酸发酵机制fig3-33v切断支路选育om-突变株；v解除赖氨酸与苏氨酸对酶的协同反馈抑制选育抗赖氨酸结构类似物（如LysHx,AEC)和抗苏氨赖氨酸结构类似物（如ThrHx,AHV)等突变株；v增加前体物

6、的生物合成选育丙氨酸缺陷型，抗天冬氨酸结构类似物突变株；v解除代谢互锁选育Leu-,抗亮氨酸结构类似物突变株；天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酰半醛赖氨酸高丝氨酸蛋氨酸苏氨酸lysMet AHVR苏氨酸高产菌遗传标记图苏氨酸发酵机制fig3-34v切断支路选育et,Lys,Ile缺陷突变株；v解除调节v苏氨酸对关键酶高丝氨酸脱氢酶反馈调节选育抗苏氨酸结构类似物如ThrHx,AHV)等突变株；v解除赖氨酸与苏氨酸对酶的协同反馈抑制选育抗赖氨酸结构类似物（如LysHx,AEC) ；v增加前体物的生物合成选育丙氨酸缺陷型，抗天冬氨酸结构类似物突变株；天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酰半醛赖氨酸高丝氨酸苏氨酸 蛋

7、氨酸S-腺苷蛋氨酸LysMet O-琥珀酰高丝氨酸蛋氨酸高产菌遗传标记图SAM 蛋氨酸发酵机制fig3-35v切断支路选育et,Thr缺陷突变株；v解除调节v解除蛋氨酸的自身反馈调节 ：v选育抗蛋氨酸结构类似物（如乙硫氨酸、硒代蛋氨酸等）突变株v选育结构类似物抗性突变株；v除赖氨酸与苏氨酸对酶的协同反馈抑制选育抗 AHV和 AEC突变株；v切断向下代谢选育缺陷型突变株；v增加前体物的生物合成选育丙氨酸缺陷型，抗天冬氨酸结构类似物突变株； 三、分支链氨基酸族（缬氨酸三、分支链氨基酸族（缬氨酸valine、亮、亮氨酸氨酸leucine、异亮、异亮氨酸氨酸isoleucine）发酵）发酵机制机制分支

8、链氨基酸族分支链氨基酸族生物合成代谢调节机制fig3-37L-苏氨酸天冬氨酸a-酮丁酸a-乙酰-a-羟基丁酸a-酮-beta-甲基戊酸异亮氨酸缬氨酸亮氨酸葡萄糖丙酮酸a-乙酰乳酸a-乙酰异戊酸a-异丙基苹果酸乙酰乳酸合成酶乙酰乳酸合成酶转氨酶转氨酶异丙基苹果酸异丙基苹果酸合成酶合成酶脱氨酶脱氨酶异亮氨酸发酵机制fig3-37 异亮氨酸发酵是添加前体，绕过反馈调节的典型例子。 前体物：苏氨酸，alpha溴丁酸、 alpha氨基丁酸等。 要控制培养基中缬氨酸及葡萄糖亚适量，否则抑制产物的积累，而副产alpha氨基丁酸。 选育缬氨酸结构类似物抗性突变株，解除对乙酰羟基酸合成酶的调节。 选育异亮氨酸结

9、构类似物抗性突变株，解除对苏氨酸脱氨酶的反馈抑制。 若以葡萄糖为原料，则如何？缬氨酸发酵机制fig3-37 关键酶： alpha乙酰乳酸合成酶，是变构酶，以TPP,Mg2+,FAS,Fe2+为辅基； 切断支路：选育Ile+Leu缺陷型突变株； 解除Ile,Val 合成酶系的反馈阻遏； 解除Val对alpha乙酰乳酸合成酶反馈抑制； 可能的遗传标记：ile-+leu-+alpha-ABR(氨基丁酸)+2-TAR(2-噻唑丙氨酸)CMR亮氨酸发酵机制fig3-37 简要分析芳香族芳香族 四、芳香族（色氨酸四、芳香族（色氨酸tryptophane、苯丙氨酸、苯丙氨酸phenylalanine、酪氨酸

10、、酪氨酸tyrosine）发酵机制）发酵机制 合成途径合成途径fig3-38（大肠杆菌）（大肠杆菌） 调节调节fig3-39（黄色短杆菌）（黄色短杆菌） DAHP合成酶，合成酶，tyr+phe协同反馈抑制协同反馈抑制; 分支酸变位酶分支酸变位酶CM，氨茴酸合成酶，氨茴酸合成酶AS，第一分支点，第一分支点 PPA脱氢酶、脱水酶，第二分支点脱氢酶、脱水酶，第二分支点黄色短杆菌磷酸烯醇丙酮酸+4-磷酸赤藓糖DAHP莽草酸分支酸氨茴酸色氨酸预苯酸苯丙氨酸酪氨酸苯丙酮酸对羟基苯丙酮酸逆转反馈抑制反馈抑制协同反馈优先合成色氨酸发酵机制色氨酸发酵机制fig3-39 切断支路代谢选育phe-+tyr-双重缺陷株； 解除色氨酸自身反馈调节及对DAHP合成酶的反馈调节选育trp+phe+tyr多重结构类似物抗