产谷氨酸脱羧酶重组菌株发酵条件的优化及重组酶的初步应用开题报告

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1. 研究目的与意义

γ-氨基丁酸（GABA）是一种非蛋白质氨基酸，其作为一种抑制性神经递质，具有多种重要的生理功能。目前，制备GABA的途径主要有化学合成法和微生物发酵法两大类。化学法成本高、毒性大，且严重污染环境。微生物发酵法制备的GAD含量较低，提取困难。

谷氨酸脱羧酶（GAD）是生物催化合成γ-氨基丁酸的关键酶，广泛存在于动物、植物和微生物中，其能催化谷氨酸脱羧产生γ-氨基丁酸。利用GAD进行酶法合成GABA，具有转化率高、操作条件温和、成本低以及设备投资少等优点，更加适宜应用于现代化生产。近年来受到了广泛的研究和关注。本研究对一株重组大肠杆菌的发酵条件以及全细胞转化制备γ-氨基丁酸的条件进行优化，以期实现GABA的高产。

2. 国内外研究现状分析

（见附件）

3. 研究的基本内容与计划

本研究利用重组大肠杆菌经诱导发酵得到重组谷氨酸脱羧酶，首先在摇瓶水平上对发酵条件进行初步优化。随后，在此基础上，通过对重组酶转化条件的优化，得到全细胞转化谷氨酸高效制备γ-氨基丁酸的工艺。具体研究内容如下：

（1）重组大肠杆菌摇瓶水平产酶条件的优化研究。分别进行诱导温度、诱导剂浓度、诱导起始时间和接种量的单因素实验。综合考虑不同发酵条件对菌体生长和产酶的影响，确定最佳发酵培养条件，以提高目的蛋白的表达量。

（2）全细胞转化条件的优化研究。利用重组菌发酵得到的重组酶，进行酶转化合成GABA的实验。研究了重组谷氨酸脱羧酶转化制备γ-氨基丁酸的工艺，并对转化条件进行了优化。 考察了缓冲液种类、体系pH、转化温度以及不同加酶量对转化率的影响，确定了全细胞转化体系。为改良全细胞转化工艺、提高 GABA 产量提供了科学的理论依据。

4. 研究创新点

本项目的开展，有望获得一种高产谷氨酸脱羧酶的重组菌株及高效制备γ-氨基丁酸的新工艺。