一株高产cAMP节杆菌的基因改造及发酵研究文献综述
2020-04-13 15:28:36
文 献 综 述
1cAMP的简介及功能
环磷酸腺苷(cyclic adenosine-3#8217;,5#8217;-monophosphate,简称cAMP),是一种具有细胞内信息传递作用的小分子,被称为第二信使,在生物体内广泛存在 [1-2],对糖代谢、脂肪代谢、核酸合成、蛋白质合成以及细胞分化、癌变、逆转等多种生理生化过程发挥着重要的调控作用[3-5]。
在临床上,外源性cAMP不仅具有营养心肌、正性肌力、抗心律失常、改善心肌缺氧等功效,还能舒张平滑肌、扩张血管、改善肝功能、促进神经再生、抑制皮肤外层细胞分裂和转化成异常细胞等多种药理作用[6],可用于治疗心血管疾病[7-10]、甲亢、慢性肾功能不全等。
作为动物饲料添加剂,cAMP既具有拟生长激素的作用,能够促进动物生长,提高乳畜产奶量、肉畜增重率和绵羊产毛量;又能降低脂肪沉积,增加蛋白质含量,显著改善肉质。在动物生产中的实际应用证明,外源性环核苷酸可明显提高禽畜生长速度,提高饲料转化率,减少饲料消耗,节约成本,提高经济效益。
综上所述,cAMP作为一种典型的精细化学品,具有重要的应用价值和广阔的市场前景,因此受到广泛关注。
2 cAMP代谢支路及分解途径的阻断
cAMP作为细胞内的第二信使,其生物合成受到严格的代谢调控[11]。为使其过量积累,只有运用代谢工程的手段,去除代谢通路中不必要的分支途径,促使碳流流向目的产物积累的方向;或者切除产物的分解途径,避免发酵过程中产物的降解。肌苷酸作为鸟苷酸循环和腺苷酸循环的节点,也是嘌呤核苷酸合成的核心,起到代谢流分配的作用。据文献报道,去除鸟苷酸支路可以有效的促进腺苷酸循环支路的代谢流量。另外,磷酸二酯酶水解是cAMP胞内降解的唯一途径,缺失磷酸二酯酶可以提高cAMP的含量[12-14]。
对于代谢途径的阻断,传统的方法是通过诱变,筛选缺陷型突变株,该方法工作量大、筛选过程繁琐,并且存在回复突变率高、菌株发酵性能不稳定的缺点[15-16]。随着现代生物学的发展,通过分子生物学的手段从基因组上进行定点敲除成为了最佳选择。基因敲除又分为多种方法,其中以同源重组法最为成熟。