基于工程化戊糖片球菌利用草鱼内脏水解液强化苯乳酸生物合成的研究

本研究通过基因工程改造戊糖片球菌(Pediococcus acidilactici)，过表达芳香族氨基酸转氨酶基因(araT)和L-乳酸脱氢酶基因(ldhL)，显著提升了苯乳酸(PLA)产量。在优化培养基中工程菌株PLA产量达839.19±3.63 mg/L，利用草鱼内脏水解液发酵时产量提升24.94%，为鱼类加工副产物高值化利用提供了创新策略。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过质粒表达和染色体整合两种策略构建工程化戊糖片球菌，证实araT和ldhL基因的过表达可显著提升苯乳酸(PLA)合成能力。在改良MRS培养基中，工程菌La52/pMG36e-araT的PLA产量达到839.19±3.63 mg/L，较原始菌株提升52.27%。利用草鱼内脏水解液为底物时，染色体整合菌株La52TL的PLA产量提升24.94%，经发酵条件优化后最终产量达337.86±3.37 mg/L。

Section snippets

Strains and growth conditions

本研究所用菌株列于补充材料。戊糖片球菌(La52)分离自中国传统发酵豆制品豆豉，培养于MRS培养基或添加6 g/L苯丙氨酸的改良mMRS培养基。大肠杆菌DH5α作为质粒构建宿主，培养于LB肉汤培养基。

Cloning, sequence and phylogenetic analysis of the araT and ldhL genes

araT和ldhL基因的开放阅读框分别为1185 bp和990 bp，编码394和329个氨基酸。AraT蛋白理论分子量为43.83 kDa，等电点6.02；LdhL蛋白为35.25 kDa，等电点4.59。AraT包含氨基转移酶结构域(PF00155)，LdhL具有两个乳酸脱氢酶结构域(PF00056和PF02866)。系统进化分析显示这两个酶与乳酸菌同源蛋白高度相似。

Conclusions

通过比较质粒表达和染色体整合工程菌，证实araT和ldhL能显著增强PLA生物合成。在mMRS培养基中，La52/pMG36e-araT和La52TL分别产PLA 839.19±3.63 mg/L和616.62±4.48 mg/L。在草鱼内脏水解液培养基中，La52TL的PLA产量较原始菌株提升24.94%，经发酵优化后产量提升至337.86±3.37 mg/L。本研究为乳酸菌高效生产PLA及鱼类加工副产物高值化利用提供了新技术路径。