重组大肠杆菌高密度发酵研究进展

重组大肠杆菌的高密度发酵是提高基因工程产品产量的一个非常有效的手段,是现代发酵工程研究的一个热点。本文就高密度发酵中影响重组大肠杆菌发酵产率的几个因素,包括宿主菌、培养基、培养条件、补料方法以及高密度发酵过程中存在的问题和对策加以讨论,着重探讨了高密度下大肠杆菌产生的有害代谢副产物———乙酸的产生机制、抑制作用机理,以及控制乙酸积累的技术方法 。     

代谢工程与重组大肠杆菌的发酵

利用代谢工程可以在重组大肠杆菌的改良中减少代谢副产物乙酸的累积,优化代谢系统,利于重组蛋白质的高表达以及重组菌的高密度发酵。应用代谢工程改良重组大肠杆菌主要包括阻断乙酸产生的主要途径、限制糖酵解途径上的碳代谢流、将过量的丙酮酸转化为其它低毒的副产物以及对碳代谢流进行分流等几个方面的工作。     

重组大肠杆菌YK537/pSB┐TK高密度培养过程中有机酸的RP┐HPLC快速分析

采用高压液相色谱法（ＨＰＬＣ）,利用Ｃ１８反相柱快速检测重组大肠杆菌ＹＫ５３７／ｐＳＢ－ＴＫ高密度发酵过程中细菌代谢产生的各种有机酸。分析表明,经乙醚和水两次萃取处理后能去除样品中大部分的干扰峰,可获得理想的分离效果,并能定量测出发酵过程中各种有机酸的积累。不同培养方式的结果表明用甘油代替葡萄糖作为细菌生长的碳源可减少乙酸的积累,降低其对细菌生长和外源蛋白表达的抑制作用,从而更易实现重组大肠杆菌的高表达、高密度培养。     

两次诱导实现重组大肠杆菌高密度、高表达研究

通过不同温度诱导模式对大肠杆菌高密度,高表达的研究,确定两次升温诱导模式实现大肠杆菌高密度、高表达重组人载脂蛋白的目的。实验证实两次诱导成功的避免了乙酸对高密度、高表达的影响,最终发酵的细胞密度OD600达150,蛋白表达量4.8g·L-1,证明两次升温诱导的发酵方法在高密度、高表达外源蛋白上是成功的,从而为基因工程菌规模化生产奠定了基础。     

高密度发酵重组大肠杆菌产海藻糖合成酶

酶法催化是目前生产海藻糖的主要手段。本文中,笔者通过高密度发酵重组大肠杆菌产海藻糖合成酶,进而以麦芽糖为底物,催化生产海藻糖。首先根据大肠杆菌高密度发酵条件要求,在揺瓶中对基因工程菌进行了培养基、发酵条件和诱导条件的逐一优化;然后在5 L和50 L发酵罐中进行批次补料发酵的放大实验;最后采用变指数-恒pH法的策略发酵重组大肠杆菌,结果OD_(600)达到97,海藻糖合成酶酶活达到(24 000±350) U/mL,实现了海藻糖合成酶的重组大肠杆菌高密度发酵生产,极大提高了海藻糖的生产效率。     

两次诱导实现重组大肠杆菌高密度、高表达研究*

通过不同温度诱导模式对大肠杆菌高密度,高表达的研究,确定两次升温诱导模式实现大肠杆菌高密度、高表达重组人载脂蛋白的目的。实验证实两次诱导成功的避免了乙酸对高密度、高表达的影响,最终发酵的细胞密度OD₆₀₀达150,蛋白表达量4.8g·L^-1,证明两次升温诱导的发酵方法在高密度、高表达外源蛋白上是成功的,从而为基因工程菌规模化生产奠定了基础。     

重组大肠杆菌生产L-色氨酸发酵条件优化

为了提高重组大肠杆菌FB讲／pSV－04发酵生产L－色氨酸的产量,减少代谢副产物乙酸的生成,考察了比生长速率和无机盐对重组大肠杆菌发酵生产L．色氨酸的影响。在确定了合适的比生长速率和无机盐浓度之后,乙酸积累很少,L-色氨酸的产量为53．4g／L,比优化前提高了141．6％。经30L发酵罐初步放大,L－色氨酸的产量达53．6g／L,发酵结果稳定,具有工业化应用前景。     

代谢副产物乙酸对L-色氨酸发酵的影响

分析了重组大肠杆菌(E.coli TRTH/pSV-709)发酵生产L-色氨酸的发酵过程,检测结果表明发酵液中有大量代谢副产物乙酸的积累。利用外源添加试验研究了乙酸对L-色氨酸发酵的影响,结果表明乙酸浓度高于2g/L时对L-色氨酸生产菌的生长和产酸均有抑制作用。分析了乙酸的产生机制,并采取了调节溶氧水平、确定合适初始葡萄糖浓度、限制葡萄糖流加及控制菌体比生长速率等措施来减少乙酸的生成。在优化条件下,乙酸含量与原工艺相比降低了51.35%,菌体生物量和L-色氨酸产量分别提高了51.07%和46.54%,实现了高密度发酵培养的目的。     

新型高密度发酵基因工程菌G830

运用PCR方法,从磷酸乙酰转移酶（Pta）－乙酸激酶（Ack)代谢途径缺失菌株E.coliPA1染色体上,扩增出天氨酸激酶－1-高丝氨酸脱氢酶－I（thrA）和高丝氨酸激酶（thrB）基因部分序列,构建了整合型重组质粒pVHb-Kan;应用染色体－质粒同源重组的方法,将透明颤菌血红蛋白（Vitreoscila haemoglobin,VHb)基因整合到大杆菌PA1染色体上的thr操纵子,构建了新型整合工程菌G830。在高密度发酵条件下,G830的细胞呼吸强度、能量代谢、最高菌密度和细胞干重,均明显优于对照菌株PA1和BL21;重组蛋白脯氨酰内肽酶在G830和PA1中获得稳定高表达;重组菌生长状况及发酵指标均与空宿主菌基本一致且表达质粒能维持较好的稳定性。整合型vhb的表达及乙酸代谢途径（Pta-Ack）的缺陷,改善了宿主在贫氧条件下的生长,且促进了重组蛋白的表达。该工程菌具有良好的氧耐受力,且乙酸积累得到大幅度降低,可作为适于高密度发酵的基因工程菌。     

重组大肠杆菌高表达高密度发酵研究

大肠杆菌高密度高表达发酵技术是现代发酵工程的重要研究课题,此项技术可以有效地提高大肠杆菌的产量和外源重组蛋白的表达量,该文就影响大肠杆菌高密度发酵的主要因素如宿主菌类型、培养基组成、培养条件、生长抑制物质、补料调控等进行了阐述和讨论。