Регуляция биосинтеза аминокислот

Широкое распространение в качестве компонентов сред для культивирования продуцентов имеют поверхностно-активные вещества (ПАВ), биотин и некоторые антибиотики. Биотин часто входит в растительные продукты, используемые в качестве субстратов для компонентов ферментационных сред (меласса), но избыток биотина отрицательно сказывается на накоплении, например, глутаминовой кислоты. Количество биотина в среде должно быть минимально. Для C.glutamicum при 10% концентрации глюкозы оптимальное содержание биотина на литр среды должно быть не выше 2…4 мкг. Оптимум содержания в известных пределах находится в зависимости от концентрации глюкозы. Количество биотина, требуемого для максимального накопления глутаминовой кислоты C.glutamicum, должно быть меньше концентрации, необходимой для роста. Он служит регулирующим процесс биосинтеза фактором: один и тот же организм при низких концентрациях биотина может накапливать глутаминовую кислоту, а при высоких - лизин. Одна из функций биотина - синтез ненасыщенных жирных кислот, снижающих проницаемость клеточных мембран для глутаминовой кислоты.

С целью повышения проницаемости клеточных стенок и мембран микроорганизмов рекомендуется вводить в среды некоторые антибиотики (калиевую соль бензилпенициллина). Увеличение проницаемости происходит за счет нарушения структуры пептидогликанового слоя клеточной стенки, так как пенициллин нарушает образование "мостиков" пептидной части структуры.

Повышение проницаемости клеточных стенок возможно при включении в среды ПАВ, которые будучи добавленными к бактериальным суспензиям, вызывали интенсивный выход из клеток аминокислот, нуклеотидов, других низкомолекулярных метаболитов. Из наиболее эффективных ПАВ, влияющих на проницаемость клеток и выход аминокислот, можно назвать твин-40 (полиоксиэтилен-сорбитан-монопальмитат), твин-60 (полиоксиэтилен-сорбитан-стеарат), полиэтиленгликоль, моностеарат, N-миристоил-глицин. Многие авторы рекомендуют совместное применение ПАВ и антибиотиков.

Использование иммобилизованных клеток в производстве аминокислот

Способы получения аминокислот с использованием иммобилизованных ферментов имеет ряд преимуществ: продукт отличается высокой чистотой и концентрацией, отсутствует опасность заражения в ходе реакции другими микроорганизмами, в процессе синтеза образуются только природные изомеры, существует возможность организации непрерывных технологических процессов.

Основными источниками ферментов, переводимых в иммобилизованную форму, являются микроорганизмы. Несмотря на то, что иммобилизованные ферменты дороже растворимых, однако, внедрение их оправдано: стабильность фермента обеспечивает его многократное применение, что сокращает расходы на препарат; улучшение качества продукта из-за отсутствия в нем следов фермента, тем самым предотвращению побочных реакций.

Ферменты, участвующие в реакциях гидролиза и рацемизации, могут быть иммобилизованы на ионообменных полисахаридах путем ковалентного связывания.

В качестве примера можно привести ферментативный метод получения аспарагиновой кислоты из фумаровой и аммиака с помощью аспартазы, катализирующей эту реакцию. Однако этот фермент, заключенный в полиакриламидный гель, довольно быстро теряет исходную активность. Поэтому иммобилизации подвергают клетки микроорганизмов (штаммы E.coli), обладающие аспартазной активностью.

Эти же методы используются при синтезе L-аланина декарбоксилированием L-аспарагиновой кислоты с помощью Pseudomonas dacunhae.