新型天冬氨酸激酶突變株構建及酶學性質表征

樊占青，劉曉婷，魏 貞，王哲人，王亞南，高 欣，閔偉紅

（吉林農業大學食品科學與工程學院，小麥和玉米深加工國家工程實驗室，吉林 長春 130118）

甲硫氨酸（Met）是一種不能在體內合成而必須由外界獲取的人體必需氨基酸[1]，參與生物體內的新陳代謝和蛋白質合成，是多種代謝物質的合成前體[2]。目前微生物發酵法是最有前景生產Met的方法[3]，但是由于生物體內代謝路徑多樣復雜，各種代謝物質彼此調控，所以該方法尚未完全實現工業化生產[4]。在生物體內，天冬氨酸經過一系列代謝合成Met，而天冬氨酸激酶（aspartate kinase，AK）是該代謝途徑中的第一關鍵限速酶[5]，其活性同時受賴氨酸（Lys）和蘇氨酸（Thr）的協同反饋抑制[6]，導致碳流競爭激烈，Met合成供應減少，使得最終代謝產物Met不能大量積累[7-8]。目前研究發現，不同生物體內AK具有不同的存在形式，擬南芥（Arabidopsis）AK具有5 種形式，包括3種單功能AKs（AKI、AKII和AKIII）和2 種雙功能AK-高絲氨酸脫氫酶（homoserine dehydrogenase，HSDH）[9-10]；大腸桿菌中含有1 種單功能AKIII和2 種雙功能AK-HSDHI、AK-HSDHII[11-12]，此外，在一些生物體中也存在著更簡單的抑制機制，詹氏酵母和嗜熱菌中只含有一種形式的AK[13]。本課題組首次發現北京棒桿菌天冬氨酸激酶（Corynebacterium pekinenseaspartate kinase，CpAK）是一種新型單體別構酶，且仍受下游產物Lys和Thr的協同反饋抑制[5]。

由于CpAK在代謝途徑中被下游產物協同反饋抑制，導致下游產物天冬氨酸族氨基酸產量不能大量積累，因此通過削弱或解除反饋抑制提高最終代謝產物產量成為研究熱點。目前，基因敲除[14]、基因過表達[15-17]、定點突變[18-23]等基因工程技術是改造AK的主要技術手段，其中，定點突變技術的應用比較成熟廣泛。……