d,l-肽链内切酶基因cwlO缺失促进地衣芽孢杆菌利用l-谷氨酰胺合成聚γ-谷氨酸

【背景】聚γ-谷氨酸(poly-γ-glutamic acid, γ-PGA)是一种由芽孢杆菌代谢产生的同质氨基酸聚合物,在众多领域具有广泛的应用潜力。芽孢杆菌cwlO表达一种d,l-肽链内切酶,其对γ-PGA合成的影响机理尚不清晰。【目的】探究缺失cwlO对以不同前体发酵γ-PGA的影响及其机制。【方法】以地衣芽孢杆菌WX-02为出发菌株,构建缺失cwlO的重组菌。在3 L发酵罐条件下对比重组菌和野生菌利用不同前体发酵产γ-PGA的发酵性能,并通过转录水平差异分析、荧光倒置显微镜观察、细胞壁肽聚糖含量和组分分析造成重组菌和野生菌发酵性能差异的原因。【结果】缺失cwlO的重组菌对l-谷氨酰胺的代谢利用效率显著提高,以l-谷氨酰胺和l-谷氨酸为混合前体时,重组菌的γ-PGA产量达到36.3 g/L,比野生菌高48.8%。RT-qPCR结果表明,相较于野生菌,重组菌在利用l-谷氨酰胺时γ-PGA合成途径和呼吸链上关键基因转录水平均上调。荧光倒置显微镜观察发现重组菌细胞形态相比野生菌变短变圆,细胞壁肽聚糖含量和组分测定发现,重组菌细胞壁肽聚糖含量降低,且肽聚糖中蛋白质占比减少。【结论】地衣芽孢杆菌cwlO的缺失引起细胞壁肽聚糖含量降低,促进了菌株对l-谷氨酰胺的利用,强化了γ-PGA的合成,这为探究cwlO对γ-PGA合成的影响提供了新的思路和研究基础。     

地衣芽胞杆菌DW2中敲除氨基酸转运蛋白基因yhdG提高杆菌肽产量

杆菌肽是微生物产生的由11种氨基酸残基组成的广谱性抗生素,前体物的供应可能是限制杆菌肽高产的重要因素。文中通过支链氨基酸(异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸)的添加实验考察了前体物质支链氨基酸对杆菌肽高产的影响,证实了异亮氨酸(Ile)和亮氨酸(Leu)的添加可以提高杆菌肽的效价,其中Ile的添加对杆菌肽效价提高的效果较为明显。随后,文中以地衣芽胞杆菌DW2为出发菌株,分别构建了支链氨基酸转运蛋白Yhd G的缺失和强化表达菌株。发酵结果表明,转运蛋白Yhd G缺失工程菌DW2△yhd G的杆菌肽效价达到917.35 U/m L,与原始菌DW2相比提高了11%,而强化Yhd G则会使杆菌肽效价下降25%。最后通过分析胞内胞外支链氨基酸含量,发现缺失转运蛋白Yhd G能够在发酵中后期显著提高胞内支链氨基酸含量,表明氨基酸转运蛋白Yhd G在地衣芽胞杆菌DW2中可能发挥着氨基酸输出的功能。综上,文中通过缺失转运蛋白Yhd G显著提高了地衣芽胞杆菌胞内支链氨基酸的供给水平,从而提高了杆菌肽效价,为杆菌肽高产菌株的构建提供了一种新的策略。