乙酸对重组大肠杆菌生长及个源基因表达的影响

在重组基因工程菌ＤＨ５α（ＰＧ－ＦＧＦ）的高密度培养过程中,发现培养液中有大量代谢副产物－乙酸的产生和积累,乙酸的存在抑制了工程菌的生长及外源的表达。研究民乙酸在Ｍ９培养基中对工程菌ＤＨ５α（ＰＧ－ＦＧＦ）及生长外源基因表达的影响。结果表明,乙酸的存在不仅导致重组菌生长速率的降低及延迟期的增长,而且对外源基因产物的表达具有强烈的抑制作用,这为该工程菌的高密度培养及外源基因产物的高表达打下了基础。     

重组人碱性成纤维细胞生长因子基因工程菌的高密度培养

根据重组人碱性成纤维细胞生长因子基因工程菌的生长特点,对其高密度发酵工艺条件进行研究和改进,采用“平衡DO-State”控制策略进行分批补料培养中的葡萄糖流加,有效地控制了培养过程中代谢副产物-乙酸的产生及其对工程菌生长的抑制作用,使发酵终了时乙酸浓度由15．6g/L下降为2.6g/L,而菌体密度则由15．2gDCW/L提高到30．2gDCW/L。     

乙酸对重组大肠杆菌生长及外源基因表达的影响

在重组基因工程菌ＤＨ５α（ＰＧ－ＦＧＦ）的高密度培养过程中,发现培养液中有大量代谢副产物－乙酸的产生和积累,乙酸的存在抑制了工程菌的生长及外源基因的表达。研究了乙酸在Ｍｇ培养基中对工程菌ＤＨ５α（ＰＧ－ＦＧＦ）生长及外源基因表达的影响。结果表明,乙酸的存在不仅导致重组菌生长速率的降低及延迟期的增长,而且对外源基因产物的表达具有强烈的抑制作用,这为该工程菌的高密度培养及外源基因产物的高表达打下了基础。     

基因工程菌培养过程中乙酸的积累及其对工程菌生长和产物表达的影响

在rIL-2工程菌K802(pLY-4)高密度培养中发现培养液中有大量代谢副产物乙酸积累,乙酸的存在对工程菌的生长和产物的表达均有明显的抑制作用,这种抑制作用是制约工程菌高密度培养的重要因素,为了减小这种抑制作用,研究了培养基pH与乙酸抑制作用的关系,发现适当提高培养基pH值,能有效地减小乙酸的抑制作用;高密度培养时,提高培养基的pH后,虽然仍有大量乙酸积累,但产物的表达水平和菌密度都有一定的提高     

乙酸积累对基因工程菌培养的影响及与培养基pH的关系

在rIL-2工程菌K_(802)(pLY—4)高密度培养中,发现培养液中有大量代谢副产物乙酸积累,乙酸的存在对工程菌的生长和产物的表达均有明显的抑制作用,这种抑制作用是制约工程菌高密度培养的重要因素。为了减小这种抑制作用,初步研究了培养基pH与乙酸抑制作用的关系,发现适当提高培养基pH值,能减小乙酸的抑制作用;高密度培养时,提高培养基的pH后,虽然仍有大量乙酸积累,但产物的表达水平和菌密度都有提高。     

毕赤嗜甲醇酵母工程菌高密度培养表达黑曲霉菊粉内切酶的研究

目的:对毕赤嗜甲醇酵母工程菌inu-26高密度培养表达黑曲霉菊粉内切酶的条件进行优化,找出最佳的外源蛋白表达条件。方法:在摇瓶优化培养的基础上进行发酵罐高密度培养,优化最佳产酶条件。结果:以葡萄糖为碳源、微量元素添加量100～200mL/L、甲醇浓度1g/L、pH6.0～7.0、诱导时间96h时酶的表达量最高;摇瓶模拟高密度培养表明影响酵母生长的最主要因素葡萄糖和硫酸铵的最佳浓度分别为20～45和11.5g/L;利用培养基F1进行高密度培养优于其他培养基,工程菌生长符合指数生长曲线,细胞生长延迟期为1.36h,比生长速率μ为0.4846h-1。结论:以葡萄糖为碳源,采用葡萄糖-甲醇混合诱导和100%甲醇单一诱导相结合,在菌体鲜重约为280g/L时连续诱导96h,菌体生长良好,不会出现自溶,且酶的表达量最高,为摇瓶培养的3倍多,酶活最高可达540 U/mL。     

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。     

血管生成抑制素基因工程大肠杆菌的高密度发酵研究

用5L发酵罐研究了E.coli TG1/pBVA2和E.coli TG1/pBVK13的高密度培养工艺,确定了诱导及补料策略,在不降低外源基因表达量的前提下,工程菌TG1/pBVA2高密度发酵菌体干重为16.8g/L,hAGN(K1-4)的表达量为菌体总蛋白的24.1%,相当于1.39 g/L;同样的方法, 工程菌TG1/pBVK13菌体干重可达16g/L, hAGN(K1-3)占菌体总蛋白25.8%,相当于1.45 g/L。     

比生长速率与培养基成份对rIL-2工程菌生长和表达的影响

基因工程菌高密度培养对提高单位体积培养物的产量,提高生产能力,减轻下游负担均有积极意义。本文对由PL-λCI_(857)温度诱导控制系统控制的rIL 2工程菌的高密度培养,及在高密度时实现较高表达的方案进行了初步研究。发现该菌的高密度生长时有乙酸积累,在升温诱导后乙酸积累加快,乙酸的存在对菌体生长和产物表达均有明显的抑制作用,这种抑制     

以乙酸为碳源生长菌体的两阶段培养生产L-半胱氨酸合成酶

假单胞菌F12能够将DL-2-氨基-△~2-噻唑啉4-羧酸(DL-2-amino-△~2-thiazoline-4-carboxylic acid,DL-ATC)转化为L-半胱氨酸。将该微生物转化过程分为以乙酸和氨为碳源和氮源的菌体生长阶段和利用DL-ATC诱导L-半胱氨酸合成酶产生阶段。考察了乙酸对菌体生长的影响以及菌体比生长速率对L-半胱氨酸合成酶诱导的影响。结果表明,当乙酸浓度大于4 g/L时对菌体生长有显著抑制作用,乙酸的存在对L-半胱氨酸合成酶的诱导有抑制作用,菌体比生长速率较高时更有利于酶系的产生。在5 L罐中进行的两阶段培养,最高体积酶活达到283 U/mL,比优化前提高了150%,比分批培养提高了130%。     

大肠杆菌BL21(DE3)磷酸转乙酰基酶缺陷变株的发酵研究

研究了E.coliBL21(DE3)及其磷酸转乙酰基酶(PTA)缺陷变株FR55发酵过程中菌体生长和有机酸产生情况,并以肿瘤坏死因子(TNF)为外源蛋白表达的模型考察了pta基因缺陷对外源蛋白表达的影响。在摇瓶培养条件下,pta变株TNF的表达水平比亲株提高了23%。在5L发酵罐中进行了补料分批培养试验,在不限制比生长速率的条件下pta变株能够以较长时间和较高比生长速率保持对数生长,最终达到32.5g(DCW)/L的菌密度,TNF的总表达量达2.8g/L;而在相同条件下,以BL21(DE3)为受体菌的对照组最高菌密度为19.5g(DCW)/L,TNF总表达量只有0.84g/L。表明pta变株对于提高工程菌外源蛋白的表达和实现高密度培养具有一定应用价值。分析了补料分批培养过程中发酵液有机酸组成和含量的动态变化情况,发现pta变株乙酸累积水平明显降低(为亲株乙酸累积水平的42%)的同时,其他几种有机酸(丙酮酸、乳酸、琥珀酸)的累积有显著增加的趋势,使发酵液中总有机酸浓度增加了123%,其中乳酸的累积是影响菌体进一步生长的主要因素。     

大肠杆菌乙酸代谢突变株的选育和特性研究

在大肠杆菌高密度培养中 ,因代谢副产物乙酸积累 ,导致抑制菌体的生长和产物表达的下降。为减小乙酸的抑制作用 ,采用60 Co诱变处理大肠杆菌JM1 0 1 ,结合连续培养 (含乙酸钠选择压力 )定向富集方法 ,选育到一株乙酸耐受性增强的菌株JL3。该菌株表现出明显的乙酸耐受性的提高 ,在含有 1 0 g/L乙酸钠的MA培养基中 ,菌体生长和葡萄糖消耗速率都有较大程度提高 ,并且具有良好的遗传稳定性     

表达血管生长抑制素的重组毕赤酵母在诱导阶段混合碳源的流加

为进行高密度发酵并实现外源基因的高表达,在表型为Mut^S的重组毕赤酵母（Pichia pastoris）表达人血管生长抑制素的诱导阶段,采用了甘油甲醇混合补料的培养方式。以溶氧水平作为甘油代谢指针来控制甘油限制性流加既可维持一定菌体生长,又不会发生发酵液中残余甘油及有害代谢产物（乙醇）阻遏蛋白表达。当表达阶段的菌体平均比生长速率控制于0.012h^-1,菌体浓度达150 g/L,血管生长抑制素浓度最高达到108 mg/L,血管生长抑制素的平均比生产速率为0.02 mg/(g·h),菌体关于甘油的表观得率为0.69 g/g,菌体关于甲醇的表观得率为0.93g/g,较没有采用甘油限制性流加时都有所提高。     

基因工程菌的生长与其目的产物的表达

菌体生长是菌体各成分尤其是生物大分子—核酸和蛋白质合成的综合表现,通常用比生长速率来表征。工程菌培养中可通过选用不同的碳源、控制补料或稀释速率等方法来控制菌体的生长。控制菌体生长对提高质粒的稳定性,减少代谢副产物的积累,提高外源蛋白的产率都有重要意义。下面分别从基因剂量水平和转录与翻译水平来综述这方面的研究进展。     

重组蛋白G基因工程菌高密度发酵及其分离纯化

蛋白G是链球菌细胞壁蛋白,能和哺乳免疫球蛋白结合,在分离抗体研究方面具有重要的作用。重组蛋白G(SPG)基因重组工程菌高密度发酵工艺和SPG分离纯化研究工艺直接影响了蛋白G的应用。通过一级、二级种子培养,转接到发酵罐及控制补料浓度、加入IPTG等条件,考察了接种量、氧气、pH、培养方式等发酵工艺,以及超声破碎菌体、镍柱亲和层析、Sephadex G-25凝胶过滤层析和DEAE-FF离子交换层析分离提取SPG工艺,并用SDS-PAGE检测分离提取效果。高密度发酵能得到至少80g/L的菌体,最高达到150g/L的菌体,每升发酵液可得到1g的SPG。本生产工艺可得到高浓度和高产量的SPG。     

可溶性TRAIL蛋白的高密度培养及补料策略研究

采用分批补料的方法高密度培养重组大肠杆菌C600/PbvTRAIL制备人可溶性TRAIL蛋白,优化发酵工艺,探索简单高效的分离纯化方法并测定蛋白生物活性。通过比较几种不同的补料策略：间歇流加、Dostat、pHstat,摸索了一种流加策略,即DOstatpHstat组合流加,有效的避免了发酵过程中,尤其是诱导表达阶段乙酸积累的增加,使TRAIL蛋白在高密度培养条件下,得到高效表达。菌体密度最终达到300g/L（WCW）以上,可溶性TRAIL蛋白占菌体总蛋白的4.2%,含量为1.1g/L。在整个发酵过程中,乙酸浓度接近于0,且未使用任何特殊手段,如纯氧、加压等,简化了发酵工艺,降低了发酵成本,为TRAIL的工业化生产创造了条件。     

鲨肝刺激物质类似物在大肠杆菌中的高密度发酵

为建立重组鲨肝刺激物类似物(r-sHSA)的高密度发酵方法,本研究在利用单因素实验和均匀设计实验优化摇瓶发酵培养基的组成和浓度以及诱导剂(IPTG)浓度的基础上,利用5L发酵罐进行了放大试验,探讨了补料方式、补料培养基的组成和浓度、诱导剂加入时间和诱导后菌体的收获时间对工程菌生物量和r-sHSA产量的影响。结果表明:在改良LB培养基(0.97%甘油,0.91%酵母粉,0.72%胰蛋白胨,0.782%KH2PO4,0.267%K2HPO4·3H2O,0.062%MgSO4·7H2O,0.5%NaCl,pH7.0)中,当pH控制在7.0、溶氧浓度为25%～30%的前提下,采用指数补料方式加入优化后的补料培养基(620g/L甘油,94.8g/L胰蛋白胨,3.3mL/L微量元素,7.5g/LMgSO4·7H2O)进行培养,在工程菌的OD600达到23时,加入终浓度为0.5mmol/L的IPTG诱导6h后收获菌体,菌体的生物量可达(123.27±1.184)g/L,r-sHSA产量为(2.662±0.041)g/L,比优化前提高了13.7倍。     

利用基因工程菌VG1(pTU14)产聚β-羟基丁酸酯的研究

本文对透明颤菌血红蛋白基因 (vgb)和λ噬菌体裂解基因 (S RRz)在不同宿主大肠杆菌中的外源表达及其在聚β 羟基丁酸酯 (PHB)生产中的应用进行了研究。实验结果表明 ,同时携带vgb、S RRz和 phbCAB三种基因的产PHB基因工程菌VG1 ( pTU1 4) ,经过 82h的摇瓶补料分批培养 ,菌体浓度可以高达 2 5 9g/L ,PHB百分含量则可在 52h时达到 95%以上 ;此外 ,该菌株不仅可以实现摇瓶高密度发酵培养和PHB产品的大量积累 ,还可以同时实现菌体细胞的可诱导裂解破壁 ,因此是一株具有潜在工业应用价值的多功能PHB生产菌株。     

微量元素对大肠杆菌生长和乙酸生成的影响研究

大肠杆菌DA19的代谢特性与培养基中添加微量元素有较大的关系。在基本培养基中,当氮源限制时,添加微量元素可以在一定程度上改善DA19菌体的生长,提高菌体得率YX/G,大大减少乙酸的生成;当氮源充分时,与不添加微量元素相比,DA19在添加微量元素后,菌体浓度大大增加,虽然葡萄糖消耗速率加快,但产乙酸仍然很少,只有不添加时的13％,YX/G提高至少60％。基本培养基中添加0.1～1mL/L的微量元素混合溶液对DA19菌体生长、乙酸生成及葡萄糖消耗没有显著影响。在单独添加不同种类的微量元素时, BO33-、Zn2+、MoO42+、Cu2+没有特别明显的影响,Al3+会抑制菌体生长和葡萄糖利用,而Co2+、Mn2+、Fe2+可以改善细胞生长,特别是添加Fe2+时,细胞生长及乙酸生成等培养结果与添加微量元素混合溶液几乎相同。     

耐乙酸粘红酵母合成油脂

乙酸是木质纤维素在水解过程中的主要副产物,高浓度的乙酸严重影响产油微生物的生长和油脂合成。本文研究了粘红酵母对乙酸的耐受性及其利用乙酸合成微生物油脂的能力。结果表明,在初始葡萄糖、木糖浓度分别为6 g/L和44 g/L的混合糖培养基中,乙酸浓度低于10 g/L时,不会对菌体生长产生抑制作用,油脂合成还得到了促进。当乙酸添加量为10 g/L时,生物量、油脂产量、油脂含量较对照组分别提高了21.5%、171.2%和121.6%。进一步研究表明,粘红酵母具备利用乙酸合成油脂的能力,当以乙酸为唯一碳源,浓度为25 g/L时,油脂产量达到3.20 g/L,油脂质量得率为13%。微生物油脂成分分析表明,粘红酵母以乙酸为底物制得的油脂可以作为制备生物柴油的油脂原料,其主要成分为棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸,其中饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸含量分别为40.9%和59.1%。由于粘红酵母具有利用乙酸合成微生物油脂的能力,在以木质纤维素水解液为原料生产微生物油脂的脱毒过程中,一定浓度的乙酸可以不必脱除。