离子束诱变粟酒裂殖酵母产辅酶Q_(10)的初步研究

辅酶Q10(coenzyme Q10,CoQ)对心脏充血性病人有较好的疗效,是临床常用药物之一。实验研究了离子束诱变粟酒裂殖酵母对提高CoQ10的产量的影响与作用。实验筛选出六株突变菌株,研究了突变株生理生化特性。结果表明:突变菌株的CoQ10产量都有不同程度的提高,其中编号为N1菌株产量达6.9344mg/L,是对照菌株的10倍多,最低的N2菌株的产量也是对照菌株的1.3倍。     

微波结合紫外诱变选育辅酶Q_(10)高产菌株

以根瘤土壤杆菌LNUB335为出发菌株,以维生素K3和NaN3双抗性为筛选标记,在根瘤土壤杆菌中首次利用紫外线及微波联合诱变处理,获得1株生产性能比LNUB335显著提高的突变株ARN007,其CoQ10产量为12.01mg/L,较出发菌株提高68.67%,每克干细胞含CoQ102.46mg,较出发菌株提高38.20%。通过传代实验证明该突变株的遗传性稳定,可作为进一步研究的实验菌株。     

发酵生产辅酶Q10高产菌株的选育

以实验室保存的类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)JDW61为出发菌株,考察了紫外、紫外结合氯化锂和亚硝基胍对菌株产生辅酶Q10能力的诱变效应,并结合辅酶Q10的合成途径设计了快速筛选辅酶Q10高产菌株的模型,获得一株辅酶Q10产量提高的突变株CP222,该菌株摇瓶发酵的辅酶Q10产量为276.14mg·L-1,较出发菌株提高了190%,并且遗传性能稳定。     

氩离子激光照射对类球红细菌的诱变效应及对辅酶Q10产生量的影响

以低产量辅酶Q10类球红细菌为亲本,以氩离子激光为诱变源,对其幅照诱变,结果发现:亲本株发生了明显的诱变效应,出现了不同的色素突变表型。诱变后的色素突变株不仅遗传性状稳定,且辅酶Q10产量比亲本株有明显提高。对其中的黄色突变株发酵液进行辅酶Q10提取及测定,结果显示:其辅酶Q10产量比亲本株提高102.10%,经发酵条件初步优化,其最高产量可达26.39 mg/L发酵液。     

高产辅酶Q10结构类似物抗性突变株的选育

以土壤杆菌(Agrobacteriumsp.)TLY-4为出发菌株,采用70%致死剂量的NTG进行诱变处理,通过筛选抗辅酶Q10结构类似物维生素K3突变株,定向选育到了两株辅酶Q10高产突变株,编号为R-122和R-015,其摇瓶发酵72h时的辅酶Q10产量分别为57.3 mg/L和59.9 mg/L,较出发菌株提高了35.7%和41.6%。通过连续传代实验,表明突变株高产辅酶Q10的遗传性状稳定。实验以有机溶剂DMF和吐温-80共同增溶的方法,解决了维生素K3在培养基中易析出的问题,并确定了平板培养基中维生素K3的最小抑菌浓度为0.15 mg/mL。     

结合缺陷型菌株显色法采用离子束诱变筛选高产L-精氨酸突变株

为快速高效筛选L-精氨酸高产突变株,建立一种缺陷菌株平板显色法并采用低能N+离子束对L-精氨酸生产用菌株钝齿棒杆菌SYPA5-5进行诱变处理,通过上述平板显色法筛选获得高产突变株.对突变株进行摇瓶发酵实验,最终选育出一株L-精氨酸产量较高且产酸性能比较稳定的突变菌株钝齿棒杆菌SYPA5-5-36.该菌株摇瓶发酵L-精氨酸产量可达35.85 g/L,比出发菌株提高了19.5％.因此,缺陷型菌株平板显色法可以用于快速、高效筛选高产L-精氨酸突变株.     

辅酶Q10产生菌的抗性筛选及发酵条件优化

以根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)WSHAT12为出发菌株,通过硫酸二乙酯诱变,获得遗传稳定性好的抗L-乙硫氨酸(Eth)突变株WSH-E01,通过进一步的诱变处理,获得L-乙硫氨酸和维生素K3(VK3)双抗性突变株WSH-V01,以双抗性突变株WSH-V01为出发菌株,再进行诱变处理,获得一株X-gal利用能力提高的突变株WSH-X01,与出发菌株WSHAT12相比,突变株WSH-X01的辅酶Q10产量提高幅度达50.6%,同时,对突变株WSH-E01的发酵条件进行优化。出发菌株WSHAT12、突变株WSH-E01、WSH-V01和WSH-X01在优化后的发酵条件下辅酶Q10产量分别达到23.1mg/L、26.8mg/L、29.5mg/L和34.8mg/L。     

基因改造Rhodobacter sphaeroides提高

[目的]通过敲除类球红细菌2.4.1基因组中八氢番茄素合成酶基因crtB,让异戊二烯前体更多流向辅酶Q10的合成.引入大肠杆菌编码的分支酸裂解酶基因ubiC和4-羟苯甲酸转移酶基因ubiA,提高4-羟苯甲酸的合成和与聚异戊二烯的连接,从而提高类球红细菌的辅酶Q10产量.[方法]以自杀型质粒pSUP202为载体,构建包含crtB基因上游2.5 kb片段,壮观霉素抗性基因,ubiC、ubiA基因和crtB基因下游2.5 kb片段的基因置换质粒,利用结合转移方法转入类球红细菌2.4.1中,利用抗性机制筛选双交换突变株,RT-PCR方法检测引入的ubiC和ubiA基因转录.用HPLC方法测定出发菌株和基因改造菌株的辅酶Q10产量.[结果]成功构建出基因置换质粒,筛选出发生基因置换的突变株,RT-PCR证实了外源基因的转录,并且突变株辅酶Q10的产量比出发菌株提高40％.[结论]大肠杆菌的ubiC和ubiA基因能够利用自身启动子在类球红细菌中表达,利用基因改造的方法能成功提高类球红细菌的辅酶Q10产量.     

辅酶Q10的生物合成及其高表达研究进展

辅酶Q10(CoQ10)不仅是呼吸链上的电子传递体,同时也具有抗氧化功能。目前全球市场上的CoQ10正处于一种供不应求的状态。我们简要论述了CoQ10的结构、性质、功能及其生物合成过程,同时概括总结了现阶段为提高CoQ10产量而采用的新型技术手段。     

辅酶Q10/两亲性木聚糖纳米悬浮剂的制备以及生物利用度

研究一种新型共聚物负载辅酶Q10形成纳米悬浮剂能够增加CoQ10的水溶性,并且提高其口服生物利用度。本研究以槲皮素—木聚糖（QT-Xylan）共聚物偶联为基础进行合成,采用高剪切均质法进一步包载辅酶Q10,形成了一种新型载药纳米悬浮剂。采用单因素实验设计,并以粒径大小作为单因素实验的考察条件,影响其粒径大小的因素包括高压均质压力、高压均质次数、共聚物浓度、共聚物与CoQ10的质量比4个因素,并进行一系列体外实验评价。当均质压力为60 MPa,均质次数为7次,共聚物浓度为1 mg·mL^-1,共聚物与CoQ10的质量比为1∶1,是纳米悬浮剂的最佳制备工艺,此时粒径大小为166.7 nm。在最佳工艺条件下,在体外溶出实验中,包载CoQ10纳米悬浮剂的体外溶出率在人工胃液（SGF）和人工肠液（SIF）中分别是CoQ10原药的1.89和1.48倍。在体内生物利用度实验中,分别对大鼠灌胃CoQ10原药与载药纳米悬浮剂后,检测不同时间点的血药浓度,考察药物在大鼠体内的吸收和代谢情况,负载CoQ10的纳米悬浮剂在大鼠体内的血药浓度明显高于CoQ10原药,生物利用度提高为CoQ10原药的2.64倍。     

半导体激光和紫外线对辅酶Q10产生菌的复合诱变效应

采用紫外线、半导体激光及紫外线与半导体激光复合作用的方法,诱变产辅酶Q10红酵母菌SY-3,以提高辅酶Q10的产量。结果表明,紫外线和半导体激光单独作用,诱变效果不佳,而二者的复合作用却能产生很好的效果。用紫外照射120 s再经半导体激光辐射8 min,得到一株叠氮钠和维生素K3双抗性突变株,产辅酶Q10的量达到157.7 mg/L,比原始菌株提高了88.1%,并具有良好的遗传稳定性。     

Coenzyme Q(10) production by immobilized Sphingomonas sp. ZUTE03 via a conversion-extraction coupled process in a three-phase fluidized bed reactor

A three-phase fluidized bed reactor (TPFBR) was designed to evaluate the potential of CoQ(10) production by gel-entrapped Sphingomonas sp. ZUTE03 via a conversion-extract coupled process. In the reactor, the CoQ(10) yield reached 46.99 mg/L after 8 h of conversion; a high-level yield of about 45 mg/L was maintained even after 15 repetitions (8 h/batch). To fully utilize the residual precursor (para-hydroxybenzoic acid, PHB) in the aqueous phase, the organic phase was replaced with new solution containing 70 mg/L solanesol for each 8 h batch. The CoQ(10) yield of each batch was maintained at a level of about 43 mg/L until the PHB ran out. When solid solanesol was fed to the organic phase for every 8 h batch, CoQ(10) could accumulate and reach a yield of 171.52 mg/L. When solid solanesol and PHB were fed to the conversion system after every 8 h batch, the CoQ(10) yield reached 441.65 mg/L in the organic phase after 20 repetitions, suggesting that the conversion-extract coupled process could enhance CoQ(10) production in the TPFBR.     

营养条件和流加发酵对放射型根瘤菌(Rhizobium radiobacter)产辅酶Q10的影响

利用放射型根瘤菌WSH2 6 0 1(RhizobiumradiobacterWSH2 6 0 1)重点考察了葡萄糖、蔗糖、玉米浆和蛋白胨、添加物以及流加发酵对细胞生长和产辅酶Q1 0 的影响 ,结果表明 ,葡萄糖和蔗糖适合于生产辅酶Q1 0 的最佳浓度分别为 30g L和 40g L ;辅酶Q1 0 发酵时玉米浆和蛋白胨的最适浓度分别为 11g L和 16g L ;添加蕃茄汁、玉米浆能提高发酵液的生物量 ,玉米浆、异戊醇、L 甲硫氨基酸等能促进辅酶Q1 0 的积累 ;与分批发酵相比 ,在 7L罐上流加蔗糖其细胞生物量 (DCW)和辅酶Q1 0 积累量增加 ,若在流加蔗糖的同时流加适当浓度的玉米浆能显著提高辅酶Q1 0 的产量 ,最大产量达到 5 2 .4mg L ;最大生物量 (DCW)和胞内辅酶Q1 0 含量 (C B值 )分别达到 2 6 .4g L和 2 .38mg g DCW ,比不流加的分批发酵分别提高 5 3 %和 33% ,比只流加蔗糖分别提高 2 4%和 2 6 %。     

Life-long supplementation with a low dosage of coenzyme Q10 in the rat: effects on antioxidant status and DNA damage

Life-long low-dosage supplementation of coenzyme Q(10) (CoQ(10)) is studied in relation to the antioxidant status and DNA damage. Thirty-two male rats were assigned into two experimental groups differing in the supplementation or not with 0.7 mg/kg/day of CoQ(10). Eight rats per group were killed at 6 and 24 months. Plasma retinol, alpha-tocopherol, coenzyme Q, total antioxidant capacity and fatty acids were analysed. DNA strand breaks were studied in peripheral blood lymphocytes. Aging and supplementation led to significantly higher values for CoQ homologues, retinol and alpha-tocopherol. No difference in total antioxidant capacity was detected at 6 months but significantly lower values were found in aged control animals. Similar DNA strand breaks levels were found at 6 months. Aging led to significantly higher DNA strand breaks levels in both groups but animals supplemented with CoQ(10) led to a significantly lower increase in that marker. Aged rats showed significantly higher polyunsaturated fatty acids. This study demonstrates that lifelong intake of a low dosage of CoQ(10) enhances plasma levels of CoQ(9), CoQ(10), alpha-tocopherol and retinol. In addition, CoQ(10) supplementation attenuates the age-related fall in total antioxidant capacity of plasma and the increase in DNA damage in peripheral blood lymphocytes.     

类球红细菌添加前体物产辅酶Q_(10)的工艺优化

目的:考察摇瓶与发酵罐水平下类球红细菌CU20-9产辅酶Q10添加前体物质的最优配比。方法:通过正交试验优化发酵前体配比,考察摇瓶发酵多种前体物质的添加对辅酶Q10产量的影响,并利用发酵罐进行中试规模实验。结果:优化后发酵前体配比为维生素B1 10 mg/L、乙酸钠100 mg/L、对羟基苯甲酸20 mg/L、花生油0.01%。结论:前体添加及优化配比后,摇瓶及中试发酵水平下辅酶Q10的产量均有显著提高。     

代谢工程改造大肠杆菌生产辅酶Q10

辅酶Q10(CoQ10)是一种脂溶性抗氧化剂,具有提高人体免疫力、延缓衰老和增强人体活力等功能,广泛应用于制药行业和化妆品行业。微生物发酵法能可持续性生产辅酶Q10,具有越来越多的商业价值。本研究首先将来自类球红细菌的十聚异戊二烯焦磷酸合成酶基因(dps)整合到大肠杆菌ATCC 8739染色体上,敲除内源的八聚异戊二烯焦磷酸合成酶基因(ispB),使内源的辅酶Q8合成途径被辅酶Q10合成途径取代,得到稳定生产辅酶Q10的菌株GD-14,其辅酶Q10产量达0.68 mg/L,单位细胞含量达0.54 mg/g DCW。随后用多个固定强度调控元件在染色体上对MEP途径的关键基因dxs和idi基因以及ubiCA基因进行组合调控,将辅酶Q10单位细胞含量提高2.46倍(从0.54到1.87 mg/g)。进一步引入运动发酵单胞菌Zymomonas mobilis的Glf转运蛋白代替自身的磷酸烯醇式丙酮酸:碳水化合物磷酸转移酶系统(PTS),使辅酶Q10产量进一步提高16%。最后,对高产菌株GD-51进行分批补料发酵,辅酶Q10产量达433 mg/L,单位细胞含量达11.7 mg/g DCW。这是目前为止文献报道的大肠杆菌产辅酶Q10最高菌株。     

茄尼醇转化高产辅酶Q10菌株的分离鉴定与发酵条件的研究

采用以异戊二烯为唯一碳源的选择性平板筛选模型,从钱塘江沿岸杭州市九堡段土壤中新筛选到一株产辅酶Q10的细菌菌株E03,经形态、生理生化、Biolog碳源利用试验和16S rDNA序列分析,确定E03属于鞘氨醇属(Sphingomonas sp.),命名为Sphingomonas sp.ZUTE03.摇瓶试验确定了该菌发酵生产辅酶Q10的最佳碳源为葡萄糖15 g/L,氮源为硫酸铵10 g/L,初始pH8.0,发酵温度25℃,并考察了该菌转化茄尼醇产辅酶Q.0的发酵工艺,以合适溶剂为溶解体系,于发酵培养基中摇床培养12 h后,加入终浓度为0.75 g/L的茄尼醇粗品,转化12 h,辅酶Q10产值可达96.88 mg/L.