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文 献 综 述1 谷氨酸棒杆菌研究背景谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）作为重要的工业微生物，已被广泛应用于发酵工业、生物催化和环境治理等领域，尤其用于氨基酸的发酵生产已有60多年的历史，已报道的产量最大的氨基酸如L-谷氨酸、L-赖氨酸全部由C. glutamicum的突变株生产得到。
以C. glutamicum ATCC 13032为代表的多株谷氨酸棒杆菌基因组测序的完成为利用系统代谢工程与合成生物学技术对菌株进行设计与改造提供了大量的信息和技术支持，通过分析基因组网络信息，界定物质与能量代谢的功能模块，找出与目的产物积累相关的途径及关键酶，设计并优化人工合成目标，在谷氨酸棒杆菌底盘细胞中系统进行检测评价及功能替换，获得代谢途径的最佳物质流、能量流与信息流分布，可以最大化积累目的产物，从而构建出具备理想特征的谷氨酸棒杆菌细胞工厂，现在已有许多成功的实例。
L-精氨酸系列氨基酸主要包括L-精氨酸、L-鸟氨酸和L-瓜氨酸，在人体内同时参与尿素循环，对维持哺乳动物细胞环境中铵离子浓度起着非常重要的作用。
L-精氨酸系列氨基酸具有重要的生理作用，已被广泛用于医药领域和食品工业，具有良好的市场前景。
发酵法已在L-精氨酸的工业生产中广泛应用， L-鸟氨酸和L-瓜氨酸发酵法通常采用精氨酸缺陷型菌种，在已有精氨酸高产菌基础上筛选精氨酸缺陷型可以随机得到瓜氨酸或鸟氨酸高产菌株，但采用传统诱变法随机型较大，不易得到高产菌种，尤其是瓜氨酸高产菌株筛选条件更加难以确定。
在原核微生物中精氨酸合成途径经谷氨酸出发经历了8种酶催化而成，鸟氨酸和瓜氨酸作为中间产物分别了经历5步和6步反应催化生成。
在C. glutamicum中精氨酸的合成采用乙酰鸟氨酸转移酶只具有脱下乙酰基团功能的经济循环途径，即乙酰鸟氨酸在由argJ基因编码的乙酰鸟氨酸转移酶的作用下形成鸟氨酸的同时，乙酰基团被转移到谷氨酸形成乙酰谷氨酸。
其中循环途径中乙酰鸟氨酸转移酶的的功能又可分为两类，单功能类即乙酰鸟氨酸转移酶只具有脱下乙酰基团的功能，和双功能类即乙酰鸟氨酸转移酶不但具有脱下乙酰基团功能，还有把乙酰基团转移到谷氨酸上形成乙酰谷氨酸的功能，被L-精氨酸反馈抑制的关键酶是N-乙酰谷氨酸激酶（argB编码）。
2009年，日本Ikeda M等在对C. glutamincum A-27、I-30、D-77等菌株中argB、argR、argG的基因序列分析的基础上对C. glutamincum A-27菌株进行代谢改造，对argB基因定点突变的同时敲除了argR基因，构建了重组菌RBid，其发酵精氨酸产量可达80 g/L，为现有报道的最高值。
国内江南大学饶志明教授课题组在钝齿棒杆菌中精氨酸合成途径调控机理方面进行了较深入的研究，通过产物反馈抑制的分子改造等一系列代谢工程改造，获得了国内产量最高的精氨酸生产菌株。
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