Relocation of dehydroquinate dehydratase to the periplasmic space improves dehydroshikimate production with Gluconobacter oxydans strain NBRC3244
Relocation of dehydroquinate dehydratase to the periplasmic space improves dehydroshikimate production with Gluconobacter oxydans strain NBRC3244
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将脱氢奎宁酸脱水酶重新定位到周质空间可提高氧化葡糖杆菌菌株 NBRC3244 的脱氢莽草酸产量
DOI：
10.1007/s00253-021-11476-8
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发表时间：
2021
影响因子：
5
通讯作者：
Yakushi Toshiharu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nakamura Kentaro;Nagaki Kakeru;Matsutani Minenosuke;Adachi Osao;Kataoka Naoya;Ano Yoshitaka;Theeragool Gunjana;Matsushita Kazunobu;Yakushi Toshiharu
3-脱氢莽草酸 (3-DHS) 是合成各种化合物的关键中间体，包括抗病毒药物奥司他韦。氧化葡糖杆菌菌株 NBRC3244 在周质空间内在氧化奎宁酸以产生 3-脱氢奎宁酸 (3-DHQ)。尽管在重组G中检测到相当大的活性。在其生长的 pH 值下，氧化丹同源过度表达 thearoQ 基因中编码的 II 型脱氢奎酸脱水酶 (DHQase)，因此在培养过程中需要对培养基进行碱移以产生 3-DHS。在这里，我们尝试采用固氮葡糖醋杆菌菌株PAL5的aroD基因编码的I型DHQase，因为I型DHQase在弱酸下工作最佳，这对于G的生长条件是优选的。氧化剂。此外，我们预计 DHQase 的亚细胞定位是细胞质，因此，3-DHQ 和 3-DHS 跨细胞质膜的转运是生物转化中的限速步骤。用于分泌的 Sec 和 TAT 依赖性信号序列连接到 AroD 的 N 末端以改变亚细胞定位。表达 TAT-AroD 衍生物的 oxydans 实现的 3-DHS 产量比表达野生型 AroD 的参考菌株高十倍，甚至没有碱移。完整细胞悬液和信号序列裂解的酶活性支持 AroD 重新定位到周质空间。本研究表明 DHQase 的重新定位可提高 G 中 3-DHS 的产量。 oxydansand 代表了代谢工程中酶重新定位潜力的概念证明。要点•I 型脱氢奎酸脱水酶 (DHQase) 在 Gluconobacter oxydans 中表达。•细胞质 DHQase 在 G. oxydans 中重新定位到周质空间。•G. oxydans 中 DHQase 的重新定位得到改善 3-脱氢莽草酸的生产。
3-Dehydroshikimate (3-DHS) is a key intermediate for the synthesis of various compounds, including the antiviral drug oseltamivir. TheGluconobacter oxydansstrain NBRC3244 intrinsically oxidizes quinate to produce 3-dehydroquinate (3-DHQ) in the periplasmic space. Even though a considerable activity is detected in the recombinantG. oxydanshomologously overexpressing type II dehydroquinate dehydratase (DHQase) encoded in thearoQgene at a pH where it grows, an alkaline shift of the culture medium is required for 3-DHS production in the middle of cultivation. Here, we attempted to adopt type I DHQase encoded in thearoDgene ofGluconacetobacter diazotrophicusstrain PAL5 because the type I DHQase works optimally at weak acid, which is preferable for growth conditions ofG. oxydans. In addition, we anticipated that subcellular localization of DHQase is the cytoplasm, and therefore, transports of 3-DHQ and 3-DHS across the cytoplasmic membrane are rate-limiting steps in the biotransformation. The Sec- and TAT-dependent signal sequences for secretion were attached to the N terminus of AroD to change the subcellular localization.G. oxydansthat expresses the TAT-AroD derivative achieved 3-DHS production at a tenfold higher rate than the reference strain that expresses wild-type AroD even devoid of alkaline shift. Enzyme activity with the intact cell suspension and signal sequence cleavage supported the relocation of AroD to the periplasmic space. The present study suggests that the relocation of DHQase improves 3-DHS production inG. oxydansand represents a proof of concept for the potential of enzyme relocation in metabolic engineering.Key points•Type-I dehydroquinate dehydratase (DHQase) was expressed in Gluconobacter oxydans.•Cytoplasmic DHQase was relocated to the periplasmic space in G. oxydans.•Relocation of DHQase in G. oxydans improved 3-dehydroshikimate production.
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一种新型 3-脱氢奎宁酸脱水酶，通过氧化葡萄糖杆菌 IFO 3244 的氧化发酵，催化细胞外形成 3-脱氢莽草酸。
DOI：
--
发表时间：
2008
期刊：
Biosci. Biotechnol. Biochem. 72
影响因子：
--
作者：
O. Adachi;Y. Ano;H. Toyama;K. Matsushita
通讯作者：
K. Matsushita
影响因子：
1.6
作者：
Adachi, O;Yoshihara, N;Matsushita, K
通讯作者：
Matsushita, K
影响因子：
1.6
作者：
Adachi, Osao;Ano, Yoshitaka;Matsushita, Kazunobu
通讯作者：
Matsushita, Kazunobu
工业葡糖杆菌膜结合甘油脱氢酶的溶解、纯化和性质
DOI：
10.1080/00021369.1985.10866858
发表时间：
1985
期刊：
Agricultural and biological chemistry
影响因子：
--
作者：
M. Ameyama;E. Shinagawa;K. Matsushita;O. Adachi
通讯作者：
O. Adachi
酱油曲霉咖啡浆曲作为绿原酸水解酶的稳定固定化催化剂
DOI：
--
发表时间：
2008
期刊：
Appl. Microbiol. Biotechnol. 81
影响因子：
--
作者：
O. Adachi;ら
通讯作者：
ら