Hyperproduction of L-Threonine by Adding Sodium Citrate as Carbon Source in Transformed Escherichia coli Mutant.

The efficient fermentative production of L-threonine fermentation was achieved by using Escherichia coli MT201, transformed a plasmid carrying pyruvate carboxylase gene. It is an attempt to supply oxaloacetate to the L-threonine biosynthetic pathway. In order to improve the L-threonine productivity of E. coli MT201, a plasmid pPYC which is an expression vector of the pyruvate carboxylase gene of Coryne-bacterium glutamicum, was introduced. When E. coli MT/pPYC was incubated with medium containing only glucose as a carbon source, both the cell growth and L-threonine production were reduced, compared to the results from fermentation of E. coli MT201. In order to circumvent this effect, we attempted the addition of a mixed carbon source, composed of glucose and sodium citrate at a ratio of 1.5:3.5. It was shown that L-threonine production and cell growth (OD660) with E. coli MT/pPYC reached up to 75.7 g/l and 48, respectively, at incubation for 75 hr under fed-batch fermentation conditions. It is assumed that overproduction of L-threonine by anaplerotic pathway leads unbalance of TCA cycle and sodium citrate might playa role to recover normal TCA cycle.

형질전환된 Escherichia coli변이주에서 Sodium citrate를 이용한 고농도 L-Threonine 생산

유용성이 확보된 L-threonine의 효율적인 발효생산을 위하여 생산균주 E. coli MT201를 유전자재조합을 통하여 개량하고 적절한 탄소원을 발굴하여 전체적인 생산량 증대를 도모하였다. 먼저, 5 liter발효조에서 유가식 배양을 통하여 생산균주 E. coli MT201이 균체량이 52($OD_{660}$)일때 57 g/1의 생산량을 보이는 것을 확인하였다. L-Threonine의 생산성 향상을 위하여 균체 내에서 생합성 전구물질인 oxaloacetate를 충분하게 공급하기 위해 C. glutamicum 유래의 pyruvate carboxylase의 유전자를 plasmid pPYC의 형태로 E. coli MT201에 도입하였다(E. coli MT/PYC). 그렇지만 E. coli MT/PYC을 배양한 결과로부터 E. coli MT201와 비교할 때 균체증식 및 생산량이 모두 감소하는 경향을 보였으며, 이를 해결하기 위하여 플라스크배양을 통하여 포도당과 sodium citrate를 1.5:3.5의 비율로 배지 중에 첨가하였을 때 이들 문제가 개선되는 것을 관찰하였다. 상기 비율의 탄소원 조건하에서 5liter 발효조를 이용한 유가식 배양에서 배양 75시간째에 L-threonine의 생산량 및 균체량($OD_{660}$)이 각각 75.7 g/l와 48로 효율적으로 향상되는 것을 알 수 있었다. 이는 과도한 anaplerosis에 의한 TCA 회로의 불균형을 중간산물인 citric acid를 sodium citrate의 형태로 공급함으로써 E. coli MT/PYC에서 균체증식이 정상화됨을 의미한다.