酵素工学
オープンアクセス

概要

低カロリーバルク甘味料D-タガトースの製造のためのL-アラビノースイソメラーゼの過剰発現

モニカ・ヴァン・ホルスベーク、エフスタシア・ツァカリ、エヴリアン・シリン、グイド・アーツ、ヤン・ヴァン・インペ、イルセ・ヴァン・デ・フォールデ

高細胞密度培養は、天然資源の利用可能量を大幅に上回る量の組換えタンパク質を生産する大きな可能性を示しています。組換えタンパク質の興味深い例としては、D-ガラクトースを低カロリーで低血糖のバルク甘味料D-タガトースに変換できるL-アラビノースイソメラーゼがあります。この研究では、Geobacillus stearothermophilus由来のL-アラビノースイソメラーゼを大腸菌の細胞内で発現させました。培養培地には、グルコース、酵母エキス、さまざまなマクロおよびミクロ栄養素が含まれていました。空気流量が大腸菌の増殖とL-アラビノースイソメラーゼの発現に及ぼす影響を調べました。52時間後、空気流量を0.2～30 L min-1に調節することで、光学密度と乾燥細胞重量がそれぞれ154 ± 4および54.8 ± 1.3 g L-1に達しました。対応する L-アラビノースイソメラーゼ活性は 6.99 ± 0.46 U mL-1 に達しました。高密度細胞培養の欠点は、成長を阻害する可能性のある副産物酢酸の生成です。しかし、この化合物に固有の阻害効果を回避するために、発酵中は酢酸濃度を可能な限り低く維持しました。生成された L-アラビノースイソメラーゼでは、94.9 ± 3.7 g L-1 D-タガトースに相当する 37.1 ± 1.5% の変換率が達成されました。このように、高密度細胞培養の実施により、L-アラビノースイソメラーゼ酵素の効率的な発現と D-タガトース生成が実現しました。また、4°C で数か月間細胞の保存安定性も調査しました。4°C で少なくとも 8 か月間保存した際に、安定した L-アラビノースイソメラーゼ酵素が確認されました。