铵离子对梅岭霉素生物合成的调控效应

通过考察不同浓度的硫酸铵对梅岭霉素生物合成的影响,证实在低浓度下,硫酸铵可以促进梅岭霉素的生物合成,当其浓度大于5mmol/L时,菌丝生长和产物合成均受到抑制,而耗糖速率却随着铵离子的浓度增大而增大。在此基础上,进一步测定了与梅岭霉素生物合成和糖代谢过程密切相关的6种酶的活性变化,结果表明较高浓度的铵离子对6_磷酸葡萄糖脱氢酶、柠檬酸合成酶、琥珀酸脱氢酶以及脂肪酸合成酶的活性均表现出一定的促进作用,而对缬氨酸脱氢酶和甲基丙二酰CoA羧基转移酶的活性进行抑制,由此产生的结果一方面是HMP途径和TCA循环得到了加强,促进了菌体的初级代谢,另一方面则是梅岭霉素生物合成所需前体的来源受到限制,从而造成了梅岭霉素的低产。     

亮氨酸脱氢酶与葡萄糖脱氢酶高效共表达制备L-叔亮氨酸北大核心CSCD

【目的】通过不同双基因共表达策略对亮氨酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶基因在大肠杆菌中表达影响的研究,获得具有高辅酶再生效率的双酶共表达重组生物催化剂,实现L-叔亮氨酸"一锅法"高效不对称合成。【方法】以来自于蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)的亮氨酸脱氢酶(LDH)和来自芽孢菌属(Bacillus sp.)的葡萄糖脱氢酶(GDH)为模板,考察单质粒共表达,双质粒共表达和融合表达等3种共表达策略对重组细胞中亮氨酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶活的影响,比较不同酶活比例和不同催化剂形式对三甲基丙酮酸不对称还原制备L-叔亮氨酸效率的影响。【结果】研究发现不同共表达策略对亮氨酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶的影响存在明显差异。亮氨酸脱氢酶在不同策略下均能够正常表达,而葡萄糖脱氢酶在融合表达时没有活力,当C端含有组氨酸标签时,表达蛋白活性低。通过表达优化,获得3株亮氨酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶高效表达且具有不同酶活比例的重组菌。比较粗酶液和全细胞形式下的催化效率,发现酶活比例及催化剂形式对不对称还原反应效率具有重要影响。确定单质粒串联表达C端不含His标签重组菌E.coli BL21/p ET28a-L-SD-AS-G为最佳催化剂,以粗酶液进行转化时,完全转化0.5 mol/L底物所需菌体量为15 g/L,辅酶量为0.1 mmol/L。【结论】采用单质粒共表达策略,成功构建出1株具有较高亮氨酸脱氢酶和葡萄糖脱氢酶活性的重组菌,实现高效催化TMP合成L-Tle。     

提高红酵母胡萝卜素发酵产率的研究

以红酵母RY-998为实验菌株,采用液体摇瓶发酵方式,在培养基中加入氟化铵等6种添加物,研究它们对红酵母和长及胡萝卜素合成的影响。结果表明;除植酸和二甲基亚砜外,氟化铵,醋酸铵,L-亮氨酸和L-缬氨酸对红酵母胡萝卜素产率均有明显的提高作用;当同时添加氟化铵15mg/L,醋酸铵20mg/L,L-亮氨酸40mg/L和L-缬氨酸30mg/L时,细胞生物量,胡萝卜素含量和产率可分别比对照组提高42.2%,55.4%和121.2%。     

利用CRISPR-Cas9系统构建新型异戊酰螺旋霉素Ⅰ产生菌

异戊酰螺旋霉素(Isovalerylspiramycin,ISP)Ⅰ是必特螺旋霉素(Bitespiramycin,BT)的一种主组分,其抗菌活性与BT相似,而且作为单一组分在质控和剂型上更具优势,目前正在进行临床前研究。原有的 ISPⅠ工程菌株经过3次基因改造,已经具有2种抗性基因,很难再进行遗传操作。前期研究利用经典同源重组的方法无法构建无抗性的ISPⅠ产生菌,文中利用CRISPR-Cas9基因编辑系统在螺旋霉素(Spiramycin,SP)产生菌中成功将3位酰基化酶的基因bsm4替换为组成型强启动子ermEp~*控制下的异戊酰基转移酶基因(Isovaleryltansferase gene,ist)。删除bsm4后突变株只能产生SPⅠ组分,外源基因ist的表达产物催化SPⅠ在其4″位进行异戊酰化修饰形成ISPⅠ。经过HPLC和质谱鉴定,阳性菌株ΔEI的发酵产物中只有ISPⅠ一种ISP组分,证实新的ISPⅠ工程菌株构建成功。ΔEI菌株不带有抗性基因,可重复利用CRISPR-Cas9系统进行基因操作来获得新的改良菌株。     

高效液相色谱法测定必特螺旋霉素发酵液中有机酸

必特螺旋霉素是运用基因工程技术获得的工程茵产生的一组以异戊酰螺旋霉素为主要成分的多组分新型抗生素,其前体为乙酸、丙酸、丁酸和异戊酸等有机酸。本研究利用高效液相色谱法以0．01mol／L磷酸缓冲液（pH2．3）和甲醇为流动相,分别在反相C8（α-酮戊二酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、丙酸）和C18（丁酸、异戊酸）柱上定量测定了必特螺旋霉素前体酸和三羧酸循环相关有机酸。所建立的测定方法的相对标准偏差为0．10％～0．42％,回收率为93．19％～102．08％。     

蜡样芽孢杆菌亮氨酸脱氢酶基因在大肠杆菌中的表达及重组酶性质

本研究采用PCR技术从蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus基因组DNA中克隆出亮氨酸脱氢酶基因,构建重组表达质粒p ET28α(+)-ldh,实现在大肠杆菌中的高效表达,并分析重组亮氨酸脱氢酶的酶学性质。结果表明,从Bacillus cereus成功克隆的亮氨酸脱氢酶编码基因约为1 000 bp,表达的重组亮氨酸脱氢酶相对分子质量约为40 k Da。酶学研究结果表明:该酶的最适反应温度为37℃,其热稳定性好,30℃的半衰期长达330 h;最适反应p H为9.5;在p H 7.0~8.0的缓冲液中保存24 h后仍保持原有酶活力的80%以上;金属离子Fe2+对该酶具有明显的促进作用,而EDTA强烈抑制亮氨酸脱氢酶的活性。动力学分析结果表明该酶对底物NADH催化的Km和Vmax分别为0.635 mmol/L和1.54μmol/(L·min)。亮氨酸脱氢酶基因在大肠杆菌中的成功表达为手性氨基酸的生物合成提供了可能。     

重金属铅对鲫鱼乳酸脱氢酶和过氧化氢酶活性的影响

在实验室条件下,采用毒性实验方法研究不同浓度重金属铅(Pb2 )对鲫鱼血清乳酸脱氢酶(LDH)和血液过氧化氢酶(CAT)活性的影响.研究结果表明,随着金属离子铅浓度的增高血清中乳酸脱氢酶和过氧化氢酶活性下降,但两种酶对铅离子影响的敏感程度不同.影响LDH活性的最低铅离子浓度为0.1mmol/L,而CAT为0.5mmol/L,当Pb2 浓度为1mmol/L时,LDH活性降至10%左右,而CAT仅下降50%左右.对重金属离子浓度与酶活性的定性和定量分析为有效监控鱼类生存环境提供了有价值的参考资料.     

黄孢原毛平革菌生产锰过氧化物酶的发酵条件研究

目的 :研究黄孢原毛平革菌产锰过氧化物酶的发酵条件。方法 :对培养条件进行优化 ,采用正交设计法对培养基组分进行优化。结果与结论 :优化培养条件为 :接种量 1 6× 10 6 个孢子 L ,pH 4 4～ 4 8,温度 36℃～ 4 0℃ ,转数 12 0r/min。优化培养基参数为 :葡萄糖 5g L ,酒石酸铵 1 3mmol L ,吐温 - 80 1 2g L ,Mn2 + 0 9mmol L。     

麦迪霉素4〃酰化酶基因的克隆及在螺旋霉产生菌中的表达

从含麦迪霉素生物合成基因⑴的初级克隆pCN6C5中,发现并分离了麦迪霉素4〃酰化酶基因,与质粒载体plJ680相连,获得重组质粒p66B,在螺旋霉素产生菌中得到表达,其主要产物为4〃异戍酰螺旋霉素。以p66B DNA BamHI—BamHI2．3kb插入片段为探针,从麦迪霉素产生菌基因文库中获得了另一阳性克隆pcNlOF5,southern分子杂交确定pcNlOF5BamHI—Bamm 8．Okb为同源片段。以pwHM3及pJJ680为载体,获得重组质粒pwF5及p6F5,分子大小分别为15．2kb及13．3kb。通过DNA转化,并经分子杂交实验证明,获得含重组质粒的螺旋霉素产生菌克隆菌株。其主要产物经分离、纯化后,分析其理化性质和光谱数据,鉴定为丙酰螺旋霉素Ⅲ和Ⅱ。研究还表明,麦迪霉素基因文库中只有pcNl0F5DNA与碳霉素产生菌的4〃异戊酰化酶基因同源,提示pcN6c5克隆携带的麦迪霉素4〃酰化酶基因与pcNlOF5的4〃丙酰化酶基因及碳霉素4〃异戊酰化酶基因有一定的区别。     

转氨酶产生菌的筛选鉴定及其摇瓶发酵条件的优化

从土壤中分离到1株具有支链氨基酸转氨酶活性,且亮氨酸转氨酶活性较高的菌株WJ44.通过观察形态特征、生理生化实验以及16S rRNA序列的比对和系统发育分析,鉴定其为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus).经过对产酶条件的优化,确定最佳摇瓶产酶条件为:葡萄糖20 g/L,蛋白胨15 g/L,牛肉膏5 g/L,玉米浆15 g/L,KH2PO43 g/L,MgSO4·7H2O 0.5 g/L,初始pH 7.0,培养温度37℃,装液量20 mL/250 mL三角瓶,摇床转速200 r/min.WJ44菌株在最佳产酶条件下培养10 h其亮氨酸转氨酶酶活即可达到45.787 U/mL,菌体干重8.643 g/L,分别比原来提高了54%与10%,是一株产酶和生长性能较佳的菌株.     

Leucine improves the component of isovalerylspiramycins for the production of bitespiramycin

Bitespiramycin, a group of 4″-O-acylated spiramycins with 4″-O-isovalerylspiramycins as the major components, is produced by recombinant spiramycin-producing strain Streptomyces spiramyceticus harboring a 4″-O-acyltransferase gene from a carbomycin-producing strain S. mycarofaciens 1748. The effects of leucine feeding on the bitespiramycin fermentation, especially the synthesis of isovalerylspiramycin components, were investigated. The experiment was initially performed in flask culture under the condition of feeding 15.4 mmol/l of leucine at 72 h fermentation, and the culture without leucine feeding was used as control. When 15.4 mmol/l leucine was fed at 72 h, 51.3 ± 0.33% total isovalerylspiramycins was recorded compared to 40.9 ± 0.26% under the control condition after 96 h of fermentation. The improvement of total isovalerylspiramycin content was further achieved in 15 l fermentation when 15.4 mmol/l of leucine was supplemented from 65 to 72 h. These results indicated that isovaleryl group derived from leucine catabolism could act as the precursor of the 4″ side chain of bitespiramycin, which profoundly enhanced the synthesis of isovalerylspiramycins in the bitespiramycin complex.     

耐铵型产琥珀酸放线杆菌的选育及铵离子对其生长代谢的影响

经硫酸二乙酯(DES)诱变,在含61～242mmol/LNH4+梯度平板中,筛选到一株耐铵型突变株YZ25,该菌株在含121mmol/LNH4+发酵培养基中,琥珀酸产量达32.68g/L,转化率为65.4%,比出发菌提高了180.5%。进一步考察了不同形态铵盐对YZ25生长的影响,结果表明添加少量铵盐能够提高突变菌的生长速率,但当超过一定量后菌株生长受到抑制,不同铵盐对菌株的抑制程度不同,硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵和硝酸铵对突变株YZ25的半抑制浓度分别为:215mmol/L、265mmol/L、235mmol/L、210mmol/L。为了考察铵离子对YZ25发酵产琥珀酸的影响过程,在3.0L发酵罐以氨水作为pH的调控剂发酵,结果表明在稳定期前菌株生长基本不受铵离子抑制,生物量能够达到正常水平,但是进入稳定期后铵离子抑制作用越来越明显,导致菌株生长提前结束,耗糖不完全,产酸受阻。最后结合产琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes代谢途径分析了铵离子对菌株抑制作用的机理。     

Regulation of branched-chain amino acid catabolism: glucose limitation enhances the component of isovalerylspiramycin for the bitespiramycin production

4′′-O-isovalerylspiramycins are the major components of bitespiramycin complex consisting of a group of 4′′-O-acylated spiramycins. The availability of isovaleryl group, usually in vivo derived from leucine, one of the branched-chain amino acids, affects the content of isovaleryispiramycin significantly. In this study, the effect of glucose on the activity of branched-chain α-keto acid dehydrogenase (BCKDH), which catalyzed the rate-limiting as well as the first irreversible reaction oxidative decarboxylation for branched-chain amino acids degradation, and isovaleryispiramycin biosynthesis was investigated. In the initial glucose concentration experiment, when the residual glucose concentration in the medium declined to 2–4 g/L, the BCKDH activity rose rapidly, and glucose deprivation and the summit of BCKDH activity appeared nearly at the same time. After a delay of about 6 h, the maximal isovalerylspiramycin content was observed. However, the shortage of glucose at the later production phase resulted in the marked decrease in BCKDH activity and isovaleryispiramycin content. In the fermentation in a 50 L fermentor, glucose feeding at the late production phase helped to maintain the residual glucose concentration between 0 and 1 g/L, leading to the high level of BCKDH activity and thus isovalerylspiramycin content. These suggested that glucose concentration could be used as a key parameter to regulate BCKDH activity and isovaleryispiramycin biosynthesis in the bitespiramycin production.     

短小芽胞杆菌产碱性木聚糖酶发酵条件的研究

碱性木聚糖酶在碱性条件下催化水解木聚糖,广泛应用于造纸、纺织等领域.着重对短小芽胞杆菌M-11产碱性木聚糖酶的发酵条件进行初步的探索.研究了菌株的生长曲线、确定最佳接种龄为16 h、最佳接种量为1％;确定最适碳源浓度为7％、最适单一氮源为氯化铵、其浓度为1.0％、最适无机盐为氯化铁、其浓度为3 mmol/L;在此基础之上进行6因素3水平的正交试验,确定最适产酶培养基组成:麸皮5％,接种量3％,氯化铵1.2％,氯化铁3.5 mmol/L,硫酸镁0.03％,氯化钠5 mmol/L,磷酸氢二钾0.4％;最适培养条件:接种龄16 h,初始pH 8.0,温度37℃,300 mL摇瓶装液量50 mL,摇床转速220 r/min,发酵周期48 h.通过对发酵条件的优化使发酵液酶活达613 IU/mL.无机氮源为其最适氮源,因此短小芽胞杆菌M-11在碱性木聚糖酶的产品开发上优于短小芽胞杆菌M -26.     

高产大黄素赭曲霉的离子注入诱变选育及发酵特性分析

通过N+离子注入获得大黄素高产菌株Aspergillus ochraceus LP-0301并优化了发酵条件,使其最终产率达1.453 mg/L,比出发菌株提高2.96倍.优化后的培养基为:镁离子1.5 g/L,硝酸铵10 g/L,蛋白胨10 g/L,玉米淀粉75 g/L;优化后的发酵条件为:温度30 ℃,初始pH为7...     

圆红冬孢酵母菌发酵产油脂培养基及发酵条件的优化研究

采用均匀设计和单因子试验法,系统考察了圆红冬孢酵母菌(Rhodosporidiumtoruloides)在不同碳氮比条件下产油发酵情况以及添加无机盐对产油发酵的影响,通过均匀设计软件对二次多项回归方程求解及单因素分析得知在培养基组成分别为葡萄糖70g/L,硫酸铵0.1g/L,酵母粉0.75g/L,磷酸二氢钾0.4g/L,七水硫酸镁1.5g/L,初始pH6.0,在灭菌(121℃15min)后添加ZnSO41.91×10-6mmol/L、CaCl21.50mmol/L、MnCl21.22×10-4mmol/L、CuSO41.00×10-4mmol/L。发酵摇瓶装液量为250mL三角瓶装培养基50mL,接种量为10%(种龄28h)。在上述条件下,30℃振荡(200r/min)培养120h,所得菌体油脂含量高达76.1%,脂肪得率系数可达22.7。     

固定化乳酸乳球菌连续生产Nisin的研究

以海藻酸钙为材料 ,固定乳酸乳球菌 (Lactococcuslactissubsp .lactis)SM5 2 6 ,研究不同条件对Nisin合成的影响。结果表明 ,利用 2 %海藻酸钠在 1 0mmol LCaCl2 条件下 ,得到的固定化细胞颗粒稳定性较好 ,可维持 90h无破裂 ;在发酵过程中SYS3培养基中的无机盐成分尤其磷酸盐对固定化颗粒有破坏作用 ;用mSYS3培养基代替SYS3 ,通过 72h三批次循环的半连续培养 ,Nisin活性为 85 0IU mL ,无明显的细胞渗漏现象。连续化生产 70h ,Nisin活性达 1 1 5 0IU mL ,相当于游离细胞的发酵水平。     

Stoichiometry,Kinetics, and Regulation of Glucose and Amino Acid Metabolism of a Recombinant BHK Cell Line in Batch and Continuous Cultures

Batch and continuous cultures were carried out to study the stoichiometry, kinetics, and regulation of glucose and amino acid metabolism of a recombinant BHK cell line, with particular attention to the metabolism at low levels of glucose and glutamine. The apparent yields of cells on glucose and glutamine, lactate on glucose, and ammonium on glutamine were all found to change significantly at low residual concentrations of glucose (<5 mmol/L) and glutamine (<1 mmol/L) . The uptake rates of glucose and glutamine were markedly reduced at low concentrations, leading to a more effective utilization of these nutrients for energy metabolism and biosynthesis and reduced formation rates of lactate and ammonium. However, the consumption of other amino acids, especially the essential amino acids leucine, isoleucine, and valine and the nonessential amino acids serine and glutamate, was strongly enhanced at low glutamine concentration. Quantitatively, it was shown that the cellular yields and rates associated with glucose metabolism were primarily determined by the residual glucose concentration, while those associated with glutamine metabolism depended mainly on the residual glutamine. Both experimental results and analysis of the kinetic data with models showed that the glucose metabolism of BHK cells is not affected by glutamine except for a slight influence under glucose limitation and glutaminolysis not by glucose, at least not significantly under the experimental conditions. Compared to hybridoma and other cultured animal cells, the recombinant BHK cell line showed remarkable differences in terms of nutrient sensitivity, stoichiometry, and amino acid metabolism at low levels of nutrients. These cell-line-specific stoichiometry and nutrient needs should be considered when designing an optimal medium and/or feeding strategy for achieving high cell density and high productivity of BHK cells. In this work, a cell density of 1.1 × 10⁷ cells/mL was achieved in a conventional continuous culture by using a proper feed medium.     

高产表面活性素的重组枯草芽孢杆菌构建及培养优化

表面活性素是一种新型生物表面活性剂,因其具有良好的表面活性、可生物降解及抗菌活性,在石油开采、医药、农业和食品化妆品等领域具有广阔的应用前景。高产表面活性素菌株的获得和发酵过程优化是其商业化生产的关键。文中考察了脂肪酸合成途径对表面活性素合成的影响,强化脂肪酸生物合成关键基因以及该途径全部基因分别构建了高产表面活性素枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis THBS-2和THBS-8,并对发酵过程中氨基酸种类及添加量、诱导剂异丙基-β-D-硫代半乳糖苷 (IPTG) 添加时间和添加量等条件对产物合成的影响进行考察,获得优化的两阶段前体添加方案：发酵3 h,加入IPTG和L-亮氨酸,使其终浓度分别为1.25 mmol/L、5 g/L;发酵24 h,添加L-亮氨酸 (终浓度5 g/L) 和浓缩培养基5 mL。优化条件下,枯草芽孢杆菌THBS-2摇瓶发酵48 h,表面活性素产量高达24 g/L;30 L发酵罐中发酵68 h,产物产量最高达到34 g/L。研究结果为表面活性素的工业化生产及应用奠定基础。