L-异亮氨酸是人体8种必需氨基酸之一，因其具特殊的结构和功能，其用量逐年增长，目前国际上日本生产L-异亮氨酸且占垄断地位，厂家有味之素、协和发酵和田边制药三家，均已发酵法生产，产率达30-35 g/L，提取率60-70%，我国的异亮氨酸研究起步晚，目前分批发酵大罐产酸率为20-22g/L，总得率为40-50%，与日本相比较，我国的L-异亮氨酸生产水平还很低下，主要是由于生产菌株绝大多数通过诱变选育获得，少数菌株利用基因工程手段改造，但仅局限于少数合成酶基因，这严重制约了支链氨基酸产率的进一步提高。本项目首先借助比较蛋白组学研究技术，从细胞内异亮氨酸合成及转运的整体网络入手，揭示其中影响氨基酸胞外积累的若干关键蛋白质，研究氨基酸合成及转运、代谢调控、底物利用、细胞通透等相关蛋白质的作用机制。然后采用系统生物学和代谢工程研究手段，利用启动子改造、基因共表达、酶定向进化等技术进行系统改造，以显著提高乳糖发酵短杆菌支链氨基酸生产水平。比较蛋白组学分析将为支链氨基酸高产机理研究奠定坚实理论基础，乳糖发酵短杆菌代谢工程系统改造为工业化应用提供有力技术支撑。
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成果介绍
科技计划：
国家级：
省部级：
成果形式：新技术、新工艺、其他
合作方式：技术转让、技术开发、其他
参与活动：
第二届江苏产学研合作对接大会
2023年高校院所服务苏北五市产学研合作对接活动
专利情况：
正在申请 ,其中:发明专利 1 项
已授权专利,其中:发明专利 6 项
已授权专利,其中:发明专利 6 项
成果简介
成果概况
L-异亮氨酸是人体8种必需氨基酸之一，因其具特殊的结构和功能，其用量逐年增长，目前国际上日本生产L-异亮氨酸且占垄断地位，厂家有味之素、协和发酵和田边制药三家，均已发酵法生产，产率达30-35 g/L，提取率60-70%，我国的异亮氨酸研究起步晚，目前分批发酵大罐产酸率为20-22g/L，总得率为40-50%，与日本相比较，我国的L-异亮氨酸生产水平还很低下，主要是由于生产菌株绝大多数通过诱变选育获得，少数菌株利用基因工程手段改造，但仅局限于少数合成酶基因，这严重制约了支链氨基酸产率的进一步提高。本项目首先借助比较蛋白组学研究技术，从细胞内异亮氨酸合成及转运的整体网络入手，揭示其中影响氨基酸胞外积累的若干关键蛋白质，研究氨基酸合成及转运、代谢调控、底物利用、细胞通透等相关蛋白质的作用机制。然后采用系统生物学和代谢工程研究手段，利用启动子改造、基因共表达、酶定向进化等技术进行系统改造，以显著提高乳糖发酵短杆菌支链氨基酸生产水平。比较蛋白组学分析将为支链氨基酸高产机理研究奠定坚实理论基础，乳糖发酵短杆菌代谢工程系统改造为工业化应用提供有力技术支撑。
创新要点
综合优化合成途径、分泌系统和辅酶供给，进一步提高C. glutamicum中L-异亮氨酸生产效率。构建了一序列重组菌。通过测定L-异亮氨酸产量和关键酶酶活，发现与对照菌相比，四种重组菌L-异亮氨酸的产量都得到了提高，其中提高幅度最大的在3 L发酵罐水平，L-异亮氨酸产量由24.3 g·L-1提高至32.3 g·L-1，比对照菌提高了32.9%。进行工业规模的发酵优化后，产率还有进一步提升空间，在不增加原料、发酵动力、分离纯化和人工成本的情况下，提高产率30%以上。
主要技术指标
在实验室小罐水平，L-异亮氨酸产量由24.3 g·L-1提高至32.3 g·L-1，进行工业规模的发酵优化后，产率还有进一步提升空间，在不增加原料、发酵动力、分离纯化和人工成本的情况下，提高产率30%以上。
其他说明
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