影响重组工程菌发酵产率的因素

随着分子生物学对表达外源基因的重组工程菌的研究的不断深入以及重组ＤＮＡ技术的发展,为我们更科学而不是经验地研究重组工程菌的发酵规律提供了理论基础。但有关微生物生理与质粒拷贝数、质粒稳定性和外源基因表达之间相互关系的研究还较少。本文重点综述了质粒拷贝数、质粒稳定性及外源基因表达水平等因素及环境条件对发酵过程中目标产物产率的影响,同时探讨了在工程菌发酵中以上因素的控制方法。     

通过参数相关性分析对发酵控制策略在植酸酶高密度发酵中的作用探讨

为了优化植酸酶高密度发酵条件,有必要获取在发酵过程中由于控制策略引起有关参数的实时变化及其关联性.本研究利用传感器对植酸酶工程菌高密度发酵过程进行数据在线采集,通过改变转速、接种量与补料甘油,探讨三方面控制因素对高密度发酵产酶过程参数具体影响及各参数变化之间的相关性,建立起与转速-细胞密度-溶氧-乳酸相关的发酵罐内外环...     

表达重组人骨形态发生蛋白-7工程菌的发酵及表达产物的纯化

目的:研究表达重组人骨形态发生蛋白-7工程菌的发酵和表达产物的纯化工艺。方法:利用16L发酵罐发酵培养工程菌,设定了溶氧、搅拌速度、诱导时机、补料和培养基pH值等发酵条件;通过包涵体洗涤、离子交换层析法纯化目的蛋白。结果:工程菌目的蛋白质表达量占菌体总蛋白质的30%以上,纯化后目的蛋白的纯度可达98%。结论:建立了大肠杆菌高效表达人骨形态发生蛋白-7的发酵及纯化工艺。     

大肠杆菌木糖生物合成琥珀酸的代谢工程研究

目的:对大肠杆菌进行代谢网络改造,考察木糖好氧发酵生产琥珀酸的可行性。方法:以有氧条件下大肠杆菌木糖生物合成琥珀酸的代谢途径分析为基础,以大肠杆菌BL21为出发菌株,通过P1噬菌体一步敲除法敲除琥珀酸脱氢酶基因(sdhA)、磷酸转乙酰基酶基因(pta)、丙酮酸脱氢酶基因(poxB)及异柠檬酸裂解酶阻遏物基因(iclR),构建木糖好氧发酵生产琥珀酸的大肠杆菌工程菌JLS400(△poxB△pta△iclR△sdhA)。将携带磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的质粒pJW225转化到JLS400中。结果:摇瓶发酵结果表明,构建的工程菌能以木糖为碳源,在好氧发酵条件下琥珀酸产率较高,副产物仅有少量乙酸和丙酮酸。结论:基因工程大肠杆菌JLS400pJW225的构建,为有氧条件下以木糖为原料生产琥珀酸的进一步研究奠定了基础。     

不同溶氧对谷氨酸棒杆菌代谢的影响

【目的】以谷氨酸棒杆菌为研究对象,分别控制在0、30%、50%3种溶氧水平下进行发酵,分析不同溶氧水平下代谢的变化。【方法】通过检测发酵代谢物中有机酸、氨基酸的含量,以及测定代谢途径中关键酶活性及其编码基因的表达情况来考察不同溶氧水平下物质代谢发生的变化。通过检测胞内还原力和ATP的含量来分析不同溶氧水平对能量代谢产生的影响。【结果】谷氨酸棒杆菌代谢支路受溶氧的影响而发生改变,氨基酸、有机酸的产量也随之改变。特别是在低溶氧(0)情况下,细胞内氧化磷酸化减弱,导致维持生命活动所必需的ATP供应减少,因此细胞通过增强底物水平磷酸化来产生ATP以满足生命活动的需求。在此情况下,胞内NADH得到较多积累,TCA循环代谢流量减小,而转向糖酵解、乙醛酸循环等,并且这个过程伴随多种杂酸包括乳酸、缬氨酸、亮氨酸等的产生,必将影响目的产物的产量。【结论】研究结果对于进一步采取措施优化溶氧的控制策略,提高目的产物的产量具有指导意义。     

赤霉素发酵溶氧优化调控研究

为了解溶氧对赤霉素发酵过程影响以及相应工艺优化,采用不同溶氧条件下藤仓赤霉菌Gibberella fujikuroi分批发酵生产赤霉素的过程进行菌丝浓度、残糖浓度和GA3产物浓度检测,并微分运算得出比生长速率与比产物合成速率随发酵时间变化,分析了溶氧对比生长速率与比产物合成速率以及得率的影响,进而提出Gibberella fujikuroi发酵高产的溶氧控制策略:在发酵初始阶段(0–50h)控制溶氧30%左右,以维持较高的菌体生长速率;发酵中后期(50–184h),溶氧控制在15%,以获取菌丝持续较高的GA3合成速率能力。采用这一优化溶氧控制策略,发酵过程中最大菌丝浓度19.24g/L、最终赤霉素浓度2 180mg/L和平均比产物合成速率0.616mg/(g·h),比未优化前发酵分别提高了8.33%、13.25%和4.58%,表明所采取的分阶段溶氧控制策略对促进GA3生产有效。     

葡萄酒发酵过程中酵母菌之间相互抑制作用的研究

目的确定葡萄酒发酵过程中不同酵母间相互抑制作用产生的原因。方法采用透析袋发酵法通过单因素实验、上清液抑菌实验和双向电泳等方法,确立溶氧、酒精度、pH、氮源、生存空间以及分泌蛋白等因素对非酿酒酵母衰亡的诱导作用。结果溶氧、酒精、pH、氮源及生存空间的竞争并不是非酿酒酵母提前衰亡的主要原因,酿酒酵母菌产生的代谢产物对非酿酒酵母的提前衰亡具有很强的诱导作用。结论酿酒酵母分泌的分子量小于10kDa的代谢产物和一些分子量超过10 kDa的蛋白类物质均对克鲁维酵母等非酿酒酵母的衰亡具有诱导作用。     

碳源对重组大肠杆菌两阶段发酵产丁二酸的影响

研究了在好氧培养基中分别添加不同碳源对两阶段发酵菌体生长、酶活及代谢产物分布的影响,结果表明添加4mmol/L葡萄糖和12,54,80mmol/L乙酸钠均可以提高好氧阶段的菌体密度和相关酶活。将不同条件下培养的菌体转接厌氧发酵后,厌氧阶段的酶活和代谢产物分布也发生改变。进一步对酶活及代谢产物分析表明：Escherichia coli NZN111(sfcA)厌氧发酵过程中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶(PCK)是产丁二酸的关键酶,丙酮酸激酶(PYK)主要和副产物丙酮酸的积累有关,异柠檬酸裂解酶(ICL)对丁二酸产量也有一定影响。好氧培养基中添加80mmol/L乙酸钠,厌氧发酵结束时丁二酸的质量收率可达89.0%,相比对照提高了16.6%。     

柠檬酸工业生产信息

柠檬酸是生物细胞正常好氧代谢中的重要产物之一,研究历史已有40多年。至今工业生产仍沿用真菌发酵,发酵方式由固体过渡至液体深层发酵。现代生物工程已发展到应用固相细胞制成循环使用的细胞反应器。(一) 柠檬酸生物合成的特点柠檬酸是正常好氧代谢产物,采用改良的黑曲霉     

VHb在产L-苯丙氨酸工程菌中的表达及其抗贫氧效率

人工设计合成密码子优化的VHb基因及其天然的低氧启动子序列,并进行融合T7终止子克隆至L-Phe的高表达质粒中,构建高产L-phe的抗贫氧高密度发酵基因工程菌。高密度发酵过程中的低氧情况可诱导VHb基因的表达,含VHb的工程菌较对照工程菌发酵结果显示:菌株的稳定期延长约4h,提高菌株的产酸周期,L-phe产量提高约14%。     

基因工程菌发酵研究进展

基因工程菌发酵主要目标是获取高产外源基因表达蛋白。介绍并分析了基因工程菌发酵过程中表达系统、培养基、温度、pH值、溶解氧和诱导条件等因素对发酵的影响;论述了工程菌高密度培养所需的培养方式,并总结了基因工程菌发酵领域近年来的一些进展。     

Vitreoscilla Hemoglobin (VHb) Gene Expression and Function in Genetically Engineered Bacteria for Production of Phenylalanine

人工设计合成密码子优化的 VHb 基因及其天然的低氧启动子序列,并进行融合 T7 终止子克隆至 L-Phe 的高表达质粒中,构建高产 L-phe 的抗贫氧高密度发酵基因工程菌.高密度发酵过程中的低氧情况可诱导 VHb 基因的表达,含VHb 的工程菌较对照工程菌发酵结果显示:菌株的稳定期延长约4h,提高菌株的产酸周期,L-phe 产量提高约14％.     

代谢工程改造谷氨酸棒杆菌生成丙酮酸

旨在增加谷氨酸棒杆菌代谢过程中丙酮酸的积累、减少副产物的生成,利用同源重组的方法,敲除了丙酮酸代谢过程中支流代谢途径的关键基因:丙酮酸醌氧化还原酶pqo基因、丙酮酸脱氢酶pdh基因和乳酸脱氢酶lldh基因,获得了基因缺失工程菌株。利用4.5%的葡萄糖复合培养基,工程菌经摇瓶发酵48 h,丙酮酸的浓度达到14.6 g/L,而野生菌株仅为0.45 g/L;工程菌的糖酸转化率为33.18%,比野生菌提高了32.5倍。     

工程菌发酵过程中乙酸的形成及其控制方法

工程菌高密度培养是获得外源基因表达产物的重要手段,但高密度培养的主要障碍之一是代谢副产物乙酸的积累。随着发酵培养密度的提高,乙酸的积累也增加,并直接影响菌体的生长和外源蛋白的表达,逐渐成为制约工程菌高密度培养的重要因素。Jensen等报道当培养液中乙酸浓度大于6g/L时,乙酸会明显抑制菌体生长;当乙酸浓度大于2.4g/L时,会显著降低比产率。Konstan等报道培养液中乙酸浓度大于15g/L时菌体生长就完全停止了。Boon等人利用从     

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。     

微生物发酵生产丁二酸研究进展

丁二酸是微生物三羧酸循环中重要的代谢中间产物,广泛用于生物高分子、食品与医药等行业,市场潜在需求量巨大。文中从3个方面归纳了国内外生物基丁二酸研究进展：能够过量积累丁二酸的微生物的发现和筛选,产丁二酸工程菌构建中所采用的基因工程策略及代谢工程技术,丁二酸发酵过程控制与优化。最后,讨论了微生物法生产丁二酸今后的研究方向。     

鲤鱼生长激素基因工程菌的发酵研究

对表达鲤鱼生长激素的大肠杆菌工程菌的发酵条件进行了详细的研究,探讨了发酵条件对工程菌外源蛋白表达量的影响,优化了影响工程菌发酵的各种条件,形成了一套工程菌小量发酵表达外源蛋白的工艺,为工程菌的大量生产奠定了基础     

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。     

表达vgb的糖多孢红霉菌载体构建与活性鉴定

目的为了在糖多孢红霉菌(Sac.erythraea)中表达透明颤菌(Vitreoscilla)血红蛋白基因(vgb),发挥其在贫氧环境下与氧结合形成氧合态,而改变限氧时细胞原有的代谢方式,将vgb克隆于糖多孢红霉菌表达载体中。方法利用PCR技术克隆vgb,利用基因重组技术构建含有vgb的重组糖多孢红霉菌表达质粒,电穿孔法将vgb转化置糖多孢红霉菌中,鉴定采用SDS-PAGE电泳。vgb在重组糖多孢红霉菌表达产物的生物活性检测用Western blotting分析表示。结果克隆了含有vgb的重组糖多孢红霉菌表达质粒(pBlueV),分子量6.033 kb,筛选了重组糖多孢红霉菌株,重组菌株表达的血红蛋白能与1∶300的VHb抗体呈显色反应。结论vgb在糖多孢红霉菌中获得了表达,这对继续研究生产红霉素的工程菌改造,解决工业发酵工程菌高密度培养具有良好的应用前景。