Hujayra va gen ingenerligi

L-prolin glutamin kislotalar oilasiga mansub bo`lib, glutamin kislotaning ATF ishtirokida qaytarilib, uning yarimaldegidiga aylanishi va keyinchalik sikllanib yana qaytarilib, prolinga aylanishini quyidagi reaksiya sxemasi asosida izohlash mumkin:


Prolinni mikrobiologik sintezini quyidagicha amalga oshirish mumkin:
1. Tabiatda uchraydigan mutantlardan foydalanish. Masalan, yapon olimlari Corin. glutamicum ATS 21144 mutantini ajratib olishga muyassar bo`ldilar. Bu mutant glyukozali muhitda 18 g/l gacha prolin ajratib olish imkonini berar ekan.
2. Glutamat hosil qiluvchi korinebakteriyalarning prototrof shtammlaridan foydalanish. Bunda shunday ferment muhitidan foydalaniladiki, mikrob hujayrasining ichkarisidan ajraladigan glutamat va prolin ajralishi yo`nalishini prolin ajralishi yo`nalishi tomon boshqarilishiga erishish lozim bo`ladi. Bunga erishish uchun muhitda biotinning miqdorini oshirish kerak, bunday qilish o`z navbatida glutamin kislotaning hujayradan chiqarilishini to`sib qo`yadi, natijada glutamin kislota hujayradan tashqariga chiqmaydi va prolinga aylanadi. Misol tariqasida Corin. glutamicumATS 21157 ga oid ma`lumotlarni keltirib o`tish mumkin (3-Jadval):
3-Jadval

Biotinningmuhitdagi miqdori	Mahsulot g/l hisobida
Mkg/l	Glutaminkislota	Prolin
5,0	23,4	2,6
1000	1,9	27,3

3. Auksotrof mikroblarni ajratib olish. Ma`lumki gistidin, metionin, leysin, izoleysin auksotroflari: Brevibacter sp. lar glyukozali muhitda 20-25 g/l gacha prolin hosil qilar ekan. Shu narsani qayd etish lozimki, bu xildagi auksotroflar tomonidan prolin hosil qilinishini ko`paytirish uchun sulfaguanidin va 3,4-digidroprolinga nisbatan rezistent bo`lgan mutantlarni tanlab olish kerak bo`ladi. Shuningdek auksotrof mutantlarning muhitda biotin va ammoniy ionlarini mo`l bo`lishini talab qilishini e`tiborga olish lozim.

4. Prolin produsentlarini gen muhandisligi uslubida ajratib olish. Bu uslub faqat bitta obyekt E.coli da sinab ko`rilgan. Birinchi bosqichda prolin analoglariga nisbatan chidamli mutant shtammlar ajratib olinadi, ulardan DNK donorlari sifatida foydalaniladi. Keyin uchta gendan iborat bo`lgan prolin operonini plazmidaga klonlanadi va gibrid plazmidani retsipiyent shtammga kiritiladi. Shu yo`sinda olingan plazmidali shtammlar prolinni plazmidasiz mutantlarga nisbatan 2-3 marta ko`proq hosil qiladi. Plazmidali produsentlar 48 soatda 27g/l gacha prolin hosil qilishi mumkin.
L-Lizin mikroorganizmlar tomonidan farqlanuvchi yo`llar yordamida sintezlanadi. Mikrosuvo`tlari, zamburug`lar, achitqilar lizinni alfa-ketoglutar kislotadan alfa-adipin kislotasiga aylantirish yo`li bilan sintezlaydi. Bu 2-Rasmda keltirilgan .
Bu uslubda ish yuritishda fermentlar faolligini boshqarish hanuzgacha yyetarli darajada o`rganilgan emas. Shu sababli mutantlar orasida aminoadenilat yo`li bilan sintezlovchi xillari ajratib olinmagan va bu ishlar sanoat miqyosida yo`lga qo`yilmagan.
Yuksak o`simliklar, bakteriyalar, ba`zi suv o`tlari lizinni boshqa yo`l bilan biosintezlanishi ma`lum. Bu yo`l asparagin kislota orqali boshlanib alfa-diaminopimelin (DAP) kislotani hosil bo`lishi va uning lizinga aylanishi bilan nihoyasiga etadi. Aspartat oilasiga tegishli aminokislotalarning biosintezini boshqarilishi dastlabki ferment-beta-aspartokinaza (AK) darajasida yuz beradi. Lizinning produsentlari-glutamat hosil qiluvchi korinebakteriya: Corynoebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum lar yagona beta-aspartokinazaga ega, uning faolligi treonin va lizin o`rtasidagi o`zaro mutanosib holda sodir bo`ladigan ingibirlanish tamoyili asosida boshqariladi. Buni 3-Rasmda ko`rish mumkin: