天津工微所张以恒:无ATP参与的体外多酶合成1,6—二磷酸果糖

1,6—二磷酸果糖是一种辅助性治疗药物及精细化学品的前体。目前多数的生物制备都需要ATP的参与,即需要ATP再生系统的存在(糖酵解,激酶/高能磷酸化合物等)。本文介绍一种体外多酶的催化方法,以麦芽糊精为底物,焦磷酸为能量供体制备FDP。本文的通讯作者是天津工业微生物所张以恒,相关研究发表在《代谢工程》杂志。

目前FDP工业化生产工艺是以通透的酿酒酵母菌株作为催化剂,葡萄糖为底物及通过糖酵解供应ATP,通过温度调控实现FDP的积累。本研究构建一条体外代谢路径,不需要ATP的再生实现了FDP的制备。研究人员主要采用了焦磷酸依赖型的磷酸果糖激酶替代ATP依赖型的磷酸果糖激酶,他们认为替代有两个好处:(1)焦磷酸作为磷酸供体比ATP便宜,降低了FDP的生产成本。(2)生产工程中保持了稳定的pH值和磷酸浓度。同时,以焦磷酸也比利用PPK的ATP再生体系更具优势。在反应过程中,研究人员用HEPES缓冲液可以解决产物降解的问题,研究人员认为合适的缓冲液在不同的催化状况下对酶活性具有一定的影响作用。最终,研究人员通过底物补加的工艺催化7个小时可以获得125m约(45g/L)的FDP,为全细胞催化产物浓度的一半左右。

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