Ферментная инженерия
Открытый доступ

Абстрактный

Повышенная экспрессия L-арабинозоизомеразы для производства низкокалорийного объемного подсластителя D-тагатозы

Моника Ван Холсбек, Эфстатия Цакали, Эвелиен Сирин, Гвидо Аэртс, Ян Ван Импе и Ильза Ван де Вурде

Культивирование с высокой плотностью клеток демонстрирует огромный потенциал для производства рекомбинантных белков в количествах, значительно превышающих доступность в природных ресурсах. Интересным примером рекомбинантного белка является L-арабинозоизомераза, которая способна преобразовывать D-галактозу в низкокалорийный и низкогликемический объемный подсластитель D-тагатозу. В рамках этого исследования L-арабинозоизомераза из Geobacillus stearothermophilus была экспрессирована внутриклеточно в Escherichia coli. Среда культивирования содержала глюкозу, дрожжевой экстракт и различные макро- и микроэлементы. Изучалось влияние скорости потока воздуха на рост E. coli и экспрессию L-арабинозоизомеразы. Через 52 часа были достигнуты оптическая плотность и сухой вес клеток 154 ± 4 и 54,8 ± 1,3 г л-1 соответственно путем регулирования скорости потока воздуха от 0,2 до 30 л мин-1. Была достигнута соответствующая активность L-арабинозоизомеразы 6,99 ± 0,46 U мл-1. Недостатком культивирования с высокой плотностью клеток является образование побочного продукта уксусной кислоты, который может ингибировать рост. Однако концентрация уксусной кислоты поддерживалась на максимально низком уровне во время ферментации, чтобы избежать ингибирующих эффектов, присущих этому соединению. При получении L-арабинозоизомеразы был достигнут процент конверсии 37,1 ± 1,5%, что соответствует 94,9 ± 3,7 г L-1 D-тагатозы. Таким образом, реализация культивирования с высокой плотностью клеток привела к эффективной экспрессии фермента L-арабинозоизомеразы и продукции D-тагатозы. Также была исследована стабильность хранения клеток в течение нескольких месяцев при 4 °C. Стабильный фермент L-арабинозоизомераза был отмечен в течение как минимум 8 месяцев хранения при 4 °C.