An NADPH-auxotrophic Corynebacterium glutamicum recombinant strain and used it to construct L-leucine high-yielding strain

谷氨酸棒杆菌 营养不良 拉伤 生物化学 亮氨酸 脱氢酶 生物 乙酰丁酸梭菌 化学 基因 大肠杆菌 氨基酸 丁醇 乙醇 解剖
作者
Sheng-Ling Chen,Ting-Shan Liu,Weiguo Zhang,Jian-Zhong Xu
出处
期刊:International Microbiology [Springer Science+Business Media]
卷期号:26 (1): 11-24 被引量:4
标识
DOI:10.1007/s10123-022-00270-9
摘要

The NADPH-regeneration enzymes in Corynebacterium glutamicum were inactivated to construct an NADPH-auxotrophic C. glutamicum strain by gene knockout and gene replacement. The resultant NADPH-auxotrophic C. glutamicum XL-1 ΔZMICg::ISm (i.e., strain Leu-1) grew well in the basic medium only with gluconate as carbon source. Replacement of the native glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (NAD-GapDHCg) by NADP-GapDHCa from Clostridium acetobutylicum is an effective strategy for producing L-leucine in NADPH-prototrophic strain XL-1 and NADPH-auxotrophic strain Leu-1, whereas the L-leucine yield did not differ significantly between these strains (14.1 ± 1.8 g/L vs 16.2 ± 1.1 g/L). Enhancing the carbon flux in biosynthetic pathway by recombinant expression plasmid pEC-ABNCE promoted L-leucine production, but the shortage NADPH supply limited the L-leucine yield. The mutated promoters of zwf and icdCg were introduced into C. glutamicum with NADP-GapDHCa and pEC-ABNCE increased L-leucine yield (54.3 ± 2.9 g/L) and improved cell growth (OD562 = 83.4 ± 7.5) in fed-batch fermentation because the resultant strain C. glutamicum XL-1 ΔMICg::ISm GCg::GCa Pzwf-D1 Picd-D2/pEC-ABNCE (i.e., strain Leu-9) exhibited the proper intracellular NADPH and NADH level. This is the first report of constructing an L-leucine high-yielding strain that reasonably supplies NADPH by optimizing the biosynthetic pathway of NADPH from an NADPH-auxotrophic strain.
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