БІОТЕХНОЛОГІЯ - В. Г. Герасименко - 2006

Частина ІІ. Спеціальні біотехнології

Розділ 19.БІОТЕХНОЛОГІЇ ОДЕРЖАННЯ L-АМІНОКИСЛОТ

19.5.БІОТЕХНОЛОГІЯ ОДЕРЖАННЯ L-ТРЕОНІНУ

Однією з найбільш важливих незамінних амінокислот є треонін, який був відкритий і виділений в 1935 р. при вивченні гідролізатів фіброїну:

Треонін синтезується у клітинах мікроорганізмів і рослин. При цьому він утворюється з аспарагінової кислоти. В організмі людини і тварини біосинтезу треоніну не відбувається. Через те, що продукти рослинництва, які складають основу раціону сільськогосподарських тварин, містять мало треоніну, його необхідно додавати в корм. При дефіциті амінокислоти у тварин спостерігається ожиріння печінки, зниження приростів живої маси і погіршується засвоєння інших амінокислот.

Треонін широко використовується також у багатьох біотех- нологічних процесах. В медичній промисловості ця амінокислота необхідна для одержання деяких напівсинтетичних антибіотиків. Треонін додається у поживні середовища, призначені для культивування клітин.

Одержувати треонін можна різними шляхами: гідролізом природних білків, методом хімічного синтезу з ацетальдегіда і гліцину, а також мікробіологічним шляхом. Перші два методи не можуть задовольнити потребу народного господарства у цій амінокислоті.

Для мікробіологічного виробництва треоніну як продуценти використовують корінебактерії і ентеробактерії. Однак корі- небактерії, які інтенсивно продукують глютамінову кислоту і лізин, синтезують треонін з невисокою швидкістю, що робило його промислове виробництво нерентабельним.

Кишкова паличка здійснює біосинтез треоніну із аспарагінової кислоти через низку перетворень (рис. 19.2). Крім треоніну, з аспарагінової кислоти утворюються лізин, метіонін та ізолейцин, які за нормальних умов витрачаються на синтез білків і їх концентрація в клітині незначна.

Промисловий надпродуцент треоніну одержаний на основі мутантів, виділених з вихідної культури E. coli К-12, шляхом використання методів генетичної інженерії, зокрема явища ампліфікації генів. Коли будь-який ген повторюється в геномі декілька разів, то кількість продукту, синтез якого він забезпечує, збільшиться пропорційно кількості його копій. Для культури E.coli встановлено, що гени, які кодують синтез ферментів, відповідальних за синтез треоніну, складають треоніновий оперон, який містить три гени. Отже, шляхом збільшення у клітині кишкової палички треонінових оперонів можна забезпечити пропорційний ріст синтезу амінокислоти.

Рис. 19.2. Схема біосинтезу треоніну

(за Артамоновим В.І., 1989)

Використання цього методу дало можливість одержати штам кишкової палички, який синтезував треонін на порядок інтенсивніше порівняно з корінебактеріями - основними продуцентами амінокислот. Випробування одержаного треоніну в тваринництві підтвердили його високу якість. При використанні біотехнологічного треоніну як компонента поживних середовищ з’ясувалось, що він забезпечує більш інтенсивний ріст клітин порівняно з треоніном, одержаним хімічним синтезом.