6.4. Синтез l-аскорбиновой кислоты

В настоящее время для крупномасштабного производства L-аскор­биновой кислоты (витамина С) используют преимущественно трудоем­кий процесс, включающий одну микробиологическую стадию и не­сколько химических. Исходным субстратом для него является D-глюкоза (рис. 16).

На последнем этапе этого процесса 2-кето-L-гулоновая кислота (2-I KLG) превращается в кислых условиях в L-аскорбиновую кислоту.

Биохимические исследования метеболизма различных микроорга­низмов показали, что 2-KLG можно получить, включая совместное культивирование микроорганизмов Corynebacterium и Erwinica herbicola для превращения глюкозы в 2-KLG. Однако условия культивирования, оптимальные для одного организма, неприемлемы для другого, что вле­чет спонтанное «вымывание» из среды одного из них. В подобных слу­чаях можно культивировать микроорганизмы последовательно, но та­кой процесс трудно сделать непрерывным, так как для роста микроор­ганизмов необходимы существенно разные среды (рис. 17).

Наиболее простой способ - создание одного микроорганизма, способного превращать D-глюкозу в 2-KLG, состоит в выделении гена

2,5-DКG-редуктазы Corynebacterium и введении его в Erwinica herbicola (рис. 18).

Трансформированные клетки Erwinica herbicola активно превраща­ют D-глюкозу непосредственно в 2-KLG. При этом собственные фер­менты Erwinica herbicola, локализованные во внутренней мембране бак­териальной клетки, преобразуют глюкозу в 2,5-DKG (2,5-дикетоглюкановая кислота), а 2,5-DКG-редуктаза, локализованная в цитоплазме, катализирует процесс превращения 2,5-DKG в 2-KLG.

Следовательно, с помощью генетических манипуляций удалось в одном организме осуществить метаболические реакции, протекающие в столь разных микроорганизмах. Этот гибрид приобрел способность синтезировать конечный продукт комбинированного метаболического пути. Такой организм используется как фабрика для производства 2-KLG, заменяющая три стадии в том процессе получения L-аскор-биновой кислоты, который доминирует и в настоящее время.