产人表皮生长因子的重组大肠杆菌的发酵动力学

对产人表皮生长因子的重组大肠杆菌Escherichia coli(E.Coli)的发酵动力学进行了研究,采用了发酵体系中含质粒的工程菌与不含质粒的非工程菌的共处模型,分析了细胞生长、底物消耗、基因工程产物生成的过程,由模型计算的结果与实验结果基本吻合。     

L-精氨酸发酵条件的研究

本文报道了产L一精氨酸突变株(Corynebacterium crenatum)971．1(SG,His-)摇瓶发酵条件的研究结果。试验结果表明,培养基中组氨酸与生物素的适宜用量有助于产物的生成,组氨酸或豆饼水解物用量分别为50~g／’ml和o．{％、生物素或玉米浆用量分别为7 5—125 pg／L和2．0％时,可得到较高产酸率。为获得较高的精氨酸积累量,培养基中初糖浓度为12％,硫l酸铵用量应高达6．5％为适宜,如减少摇瓶装液量以改善通风状况可明显提高产酸率。在适宜的发酵条件下,971．1菌株经发酵培养96小时,产酸最高可达到3{mg／mlo发酵液经732型离子交换树脂提取后,获得纯品结晶。该结晶经生物鉴定、比旋度测定以及c、H、N元素含量分析,其结果均与文献值相符;红外光谱分析与标准样品一致;纸层析图谱表明,50pg样品层析显色后为单斑点,其＆值与标准品相同;从而证明所得纯品结晶是L一精氨酸。     

氮源对L-苏氨酸发酵的影响

以L-苏氨酸生产菌TRFC为供试菌株,研究了氮源对L-苏氨酸发酵的产量和糖酸转化率的影响。首先通过摇瓶实验确定发酵的最佳无机氮源和有机氮源分别为硫酸铵和酵母粉,进一步利用10L罐补料分批发酵确定硫酸铵和酵母粉的最佳用量,继续优化培养条件,采用发酵中后期流加硫酸铵和糖氨混合补料等措施,L-苏氨酸产量得到进一步的提高。在最优发酵条件下,通过10L罐补料分批发酵36h,产酸可达118.9g/L,糖酸转化率为47.6%。     

重组大肠杆菌利用木糖发酵产高纯度L-乳酸

对重组大肠杆菌JH16利用木糖产高纯度的三一乳酸进行研究。通过无氧管驯化EscherwhiacdiJH12菌株得到E．coliJH16,驯化后的菌株茵体浓度提高了31％,乙酸积累减少了43％;在摇瓶中考察不同Mg2＋浓度对EcoliJHl6产三一乳酸的影响,确定最适Mg2＋质量浓度为0．25g/L;EcoEJH16以60g/L木糖为C源,在7L全自动发酵罐中添加0．25g／LMg2＋,乳酸积累量提高了18％,达38．18g/L,乳酸纯度高达95％;E．coliJH16在30g／L木糖和30g／L葡萄糖混合C源中,优先利用葡萄糖,当葡萄糖质量浓度低于1．56g/L后,菌体开始利用木糖进行乳酸发酵,最终得到39g／L乳酸。     

L-精氨酸发酵研究进展

概述了Ｌ－精氨酸的生物合成途径、调节机制、选育方案以及国内外的研究概况。     

L-精氨酸高产菌红曲霉的筛选及发酵初步研究

对不同样品中的真菌进行了L-精氨酸高产菌株的筛选,从红曲米中分离出1株高产L-精氨酸菌株红曲霉H13,其初始发酵液中L-精氨酸产量为1.67 g/L.通过单因素实验对其液体发酵进行研究.结果表明,最佳碳源是可溶性淀粉,最佳浓度为10％,最佳氮源是蛋白胨,最佳浓度为3％,最佳pH值4.5,温度30℃,种子培养时间为18 h,摇瓶装液量50 mL/250 mL.转速为120 r/min,发酵时间7d.在此条件下进行发酵培养,所得发酵液产L-精氨酸4.08 g/L,菌丝体干重为10.32 g/L,菌丝体中L-精氨酸含量为24.17 mg/g.     

产L-苹果酸重组大肠杆菌的构建

基于产琥珀酸重组大肠杆菌E.coli B0013-1050的琥珀酸合成途径,利用Red同源重组技术结合Xer/dif重组系统敲除富马酸酶基因fumB、fumC,苹果酸酶基因maeB,构建L-苹果酸合成途径,最终得到重组大肠杆菌E.coli2030,该菌株在15 L发酵罐中,产L-苹果酸12.5 g/L,葡萄糖-苹果酸转化率为52.1%,同时对发酵产物中主要杂酸丙酮酸和琥珀酸的生产原因进行了初步的探讨与分析。为进一步提高L-苹果酸的转化率,整合表达来源于黄曲霉的苹果酸脱氢酶基因,构建重组菌E.coli 2040,在15 L发酵罐中产L-苹果酸14 g/L,葡萄糖-苹果酸转化率提高到60.3%。     

钝齿棒杆菌精氨酸琥珀酸酶编码基因argH的克隆表达及其重组菌发酵产精氨酸研究

钝齿棒杆菌（Corynebacterium crenatum）SYPA是本实验室筛选获得的一株高产精氨酸生产菌株。精氨酸琥珀酸酶（AL）是精氨酸合成过程中的最后一个酶,催化底物精氨酸琥珀酸生成产物精氨酸。为进一步提高精氨酸产量,本文以钝齿棒杆菌基因组为模板,扩增得到其编码基因argH,全长为1434 bp,编码476个氨基酸,理论蛋白分子量大小为50.8 kDa,其与C. glutamicum ATCC 13032比对其同源性为99.4%,相差10 bp,3个氨基酸。将其在E.coli BL21(DE3)及C. crenatum SYPA中成功表达。利用载体pET-28a上的6×His?Tag选用Ni柱亲和层析纯化AL,纯化后获得的重组蛋白的比酶活达156.9mU/mg蛋白,总回收率为72.3%,对该酶的部分酶学性质进行了初步研究,并发现产物精氨酸对其具有反馈抑制作用。成功构建钝齿棒杆菌重组穿梭表达质粒pJC1-tac-argH并将其通过电击转化法转入C.crenatum SYPA中,加强其代谢途径中AL蛋白表达量,并对其发酵产精氨酸做了初步分析。结果表明与出发菌株相比,转化子在精氨酸琥珀酸酶酶活增强了66.8%的基础上精氨酸产量达40.9 g/L,比出发菌株产量的35.8 g/L提高了约14.2%。     

重组大肠杆菌利用废纸水解液发酵产L-乳酸

前期通过基因工程手段,构建了一株大肠杆菌工程菌E.coli WL204,该菌株可以有效利用木糖为底物发酵产L-乳酸。以废纸为发酵原料,研究该菌株利用木质纤维素发酵产乳酸的特性。原料以稀硫酸预处理后,经纤维素酶酶解,得到的水解液用Ca(OH)2脱毒后,接种E.coli WL204,在7L发酵罐中发酵72h,每100g废纸可以产生31g乳酸,糖酸转化率为79%。结果表明,E.coli WL204可以木质纤维素原料为底物发酵生产L-乳酸,具有一定的工业化开发潜力。     

L-亮氨酸发酵过程氮源反馈与非反馈控制的初步研究

氮源可直接影响氨基酸发酵过程中菌体生长与氨基酸生成。但是关于氨基酸发酵过程中氮源控制的研究报道并不多。本文作者在L-亮氨酸发酵过程碳源流加研究及动力学特征分析基础上,比较了几种非反馈型、反馈型补加硫酸铵的发酵结果,提出了较佳的控制方法。     

重组大肠杆菌的高密度发酵和甘油生产条件的初步研究

在摇瓶中进行重组大肠杆菌菌株BL21高密度发酵条件的研究,考察了葡萄糖浓度、盐离子浓度、温度、接种量、发酵时间等对该菌株生产甘油的影响。初步确定底物浓度为2.5%,盐离子浓度0.2%,温度为37℃,接种量为2%,经24h的摇瓶发酵,甘油产量最高达6.8g/L。在30L发酵罐实验中、按初步确定的优化条件发酵26h,甘油产量可达46.67g/L,是LB/葡萄糖培养基中甘油产量的2.06倍。     

过量表达自身hemA基因的重组大肠杆菌发酵生产5-氨基乙酰丙酸的研究

研究了优化重组大肠杆菌产5-氨基乙酰丙酸（ALA）的条件,提高大肠杆菌发酵生产AL气的产量。在测定重组大肠杆菌GT48的生长曲线的基础上,确定诱导时间,优化摇瓶发酵条件。然后,进一步在5L发酵罐上进行间歇和流加发酵研究。摇瓶实验表明,细胞培养最佳初始pH为6．5,最佳诱导时间为稳定期前期,最佳接种量为2％,过高的葡萄糖浓度对细胞生长和产物合成均有一定的抑制作用。在5L发酵罐间歇发酵中,重组菌产ALA能力达到47．8mg／L。采用流加发酵可以进一步将产物产量提高到63．8mg／L。构建的过量表达自身的hemA基因的大肠杆菌具有较高的产ALA能力,通过发酵条件优化和采用流加发酵可以提高AL气产量。     

重组大肠杆菌合成左旋多巴条件的优化

通过对合成体系各组分对产物形成的影响的研究。分别求得了底物邻苯二酚,丙酮酸及乙酸氨的表观米氏常数,表观底物抑制常数和最适底物浓度,并得出合成左旋多巴的最适反应体系为：1%丙酮酸,1.2%邻苯二酚,2%乙酸铵,0.1?TA,0.2%亚硫酸钠,用氨水调pH至8.0。加入从与合成体系等体积培养液中收获的重组大肠杆菌细胞,于15℃反应16h,L-DOPA的产量为15.36g/L。     

Temperature gradient-based high-cell density fed-batch fermentation for the production of pyruvate oxidase by recombinant E. coli

Pyruvate oxidase (PyOD) is a very powerful enzyme for clinical diagnostic applications and environmental monitoring. Influences of temperature on cell growth, plasmid stability, and PyOD expression during the PyOD fermentation process by recombinant Escherichia coli were investigated. Based on the influences of temperature on the physiological metabolism, a novel high-cell density fed-batch cultivation with gradient temperature decrease strategy for effective PyOD production was achieved, under which the biomass (OD₆₀₀) of recombinant E. coli could reach to 71 and the highest PyOD activity in broth could reach to 3,307 U/L in 26?hr fermentation.     

Metabolic oscillations in an E. coli fermentation

Recombinant E. coli fermentations were observed to undergo regular, reproducible oscillations in oxygen uptake for several hours during a controlled fermentation process. Culture growth slowed during the period of oscillations, delaying induction of recombinant protein production. The oscillations were similar in 10-L and 1,000-L fermentors and also occurred with different feed control algorithms. Both observations support the hypothesis that the oscillations are metabolic in nature. Analysis of amino acid, ATP, and GTP pools suggests that the oscillations result from aberrant regulation of isoleucine biosynthesis leading to repeated starvation events in which protein synthesis and growth are impaired. Both a nutritional solution, isoleucine feeding, and a genetic solution, repair of an ilvG frameshift mutation in E. coli K-12 strains, were found to eliminate the oscillations, further supporting the proposed mechanism for the behavior. These results illustrate the interesting and complicated physiological behavior which can be displayed in metabolic networks and provide another example of surprising problems that can arise in growing recombinant organisms in fermentors.     

碳源对重组大肠杆菌发酵生产GLP-1融合蛋白的影响

以一株表达人胰高血糖素样肽-1融合蛋白的重组大肠杆菌为研究对象,首先通过摇瓶实验对碳源种类进行了初步选择,发现葡萄糖和甘油对菌体生长以及GLP-1融合蛋白表达较为适宜。进一步在5 L反应器上对初始葡萄糖及甘油浓度进行了考察,发现高浓度碳源有利于菌体生长却抑制GLP-1融合蛋白表达,但能提高GLP-1融合蛋白的体积得率。在0.25%初始葡萄糖或甘油存在的条件下,在培养过程中流加葡萄糖或甘油维持其在发酵液中的浓度,比较了两者对菌体生长以及GLP-1融合蛋白表达的影响,结果发现,以甘油为碳源时,菌体生长以及GLP-1融合蛋白的表达量均高于以葡萄糖为碳源的结果,最终发酵液的菌浓(OD_(600))可达到25.4,较葡萄糖为碳源时19.1提高了33.0%,GLP-1融合蛋白表达水平和体积得率分别可达到22.4%和1.051 g/L,较葡萄糖为碳源的15.8%和0.504 g/L分别提高41.8%和108.5%。该结果对GLP-1融合蛋白表达菌株发酵条件的进一步优化提供了依据。     

重组大肠杆菌高密度发酵生产RGD-TRAIL的条件优化

本文以一株产RGD-TRAIL的重组大肠杆菌为研究对象,在10L发酵罐中考查了诱导温度、pH值、溶氧、流加葡萄糖对重组大肠杆菌生长和RGD-TRAIL蛋白表达的影响。结果表明:诱导温度25℃,pH值控制7.0,溶氧控制30%,以5g·L~(-1)·h~(-1)流速流加葡萄糖最有利于菌体生长和蛋白表达,菌体收率和RGD-TRAIL产量分别达到45.99g·L~(-1)和160.2mg·L~(-1)。     

重组大肠杆菌全细胞催化合成莱鲍迪苷D

莱鲍迪苷D(Rebaudioside D,RD)是一种稀有具有高甜度的甜菊糖苷类化合物。本文实现了重组大肠杆菌全细胞催化莱鲍迪苷A(Rebaudioside A,RA)合成RD。以水稻c DNA为模板,扩增得到葡萄糖基转移酶基因eugt11,构建了重组菌株E.coli BL21(p ETDuet-eugt11),并成功表达了重组蛋白6His-EUGT11。通过Ni柱亲和层析纯化并在体外酶催化反应表征了其催化活性。将重组菌BL21(p ETDuet-eugt11)应用于催化合成RD研究。探讨了反应体系pH、温度、柠檬酸钠浓度、菌体密度、二价金属离子、二甲苯体积分数、UDPG添加浓度对反应效率的影响。单因素考察结果显示,在菌体密度0.16 g湿细胞/m L反应液,底物RA浓度为1.0 mmol/L,pH 8.0,60 mmol/L柠檬酸钠,1%二甲苯,0.1 mmol/L Zn Cl2,12.0 mmol/L UDPG,反应温度42℃,反应时间24 h的条件下,RD产量为123.6 mg/L(约0.1 mmol/L)。     

Genetic selection system for improving recombinant membrane protein expression in E. coli

A major barrier to the physical characterization and structure determination of membrane proteins is low yield in recombinant expression. To address this problem, we have designed a selection strategy to isolate mutant strains of Escherichia coli that improve the expression of a targeted membrane protein. In this method, the coding sequence of the membrane protein of interest is fused to a C‐terminal selectable marker, so that the production of the selectable marker and survival on selective media is linked to expression of the targeted membrane protein. Thus, mutant strains with improved expression properties can be directly selected. We also introduce a rapid method for curing isolated strains of the plasmids used during the selection process, in which the plasmids are removed by in vivo digestion with the homing endonuclease I‐CreI. We tested this selection system on a rhomboid family protein from Mycobacterium tuberculosis (Rv1337) and were able to isolate mutants, which we call EXP strains, with up to 75‐fold increased expression. The EXP strains also improve the expression of other membrane proteins that were not the target of selection, in one case roughly 90‐fold.     

relA基因在重组大肠杆菌Bk21合成嘌呤核苷磷酸化酶作用研究

利用Red同源重组技术敲除大肠杆菌BL21中relA基因,获得ArelA突变株。进一步研究表明在LB复合培养中reIA基因对大肠杆菌的生长几乎没有明显影响,但是对其重组蛋白的合成有着较大的影响：降低了25％。结果表明,relA基因在大肠杆菌表达重组蛋白方面有着较重要的作用。