Construction of methanol-trophic Klebsiella spp.

绿色甲醇是生物工程领域一种新型的原料，人工甲醇营养微生物的研究成为当今的一个热点。克雷伯氏菌（Klebsiella spp.）是一类优良的工业微生物。本研究发现克雷伯氏肺炎杆菌（K. pneumoniae）不代谢甲醇，但是具有耐受高达48 g/L甲醇的能力，是一种优良的人工甲基营养底盘菌株。K. pneumoniae可以代谢甲醛，静息细胞代谢甲醛的速率达到0.15 g/L·h。为了在菌株中构建甲醇代谢途径，首先对催化甲醇反应形成甲醛的酶进行了筛选。通过对候选酶进行酶活测定和热力学分析，发现来源于黄孢原毛平革菌的O2依赖型醇氧化酶AOX具有良好催化活性。工程菌株K. pneumoniae-aox不能以甲醇为唯一碳源进行生长，但是该菌在LB培养基中36 h消耗0.94 g/L的甲醇。进一步在菌株中表达了来源于枯草芽孢杆菌的hps和phi。这两个基因编码核酮糖单磷酸代谢途径的关键酶。K. pneumoniae-aox-hps-phi在LB培养基中培养36 h消耗1.31 g/L甲醇。在以葡萄糖和甲醇为双碳源的培养基中培养K. pneumoniae-aox和K. pneumoniae-aox-hps-phi，菌株58 h分别消耗了1.70和1.39 g/L的甲醇。本研究成功构建了可以代谢甲醇的K. pneumoniae，为绿色甲醇作为原料合成化学品提供了基础。