代谢工程改造L-半胱氨酸供给模块促地衣芽胞杆菌 高效合成杆菌肽

杆菌肽是一种主要由芽胞杆菌产生的广谱性抗生素,目前作为兽药广泛应用于畜禽养殖领域。前体氨基酸供应不足可能是限制微生物发酵高产杆菌肽的重要因素。文中以杆菌肽工业生产菌株——地衣芽胞杆菌Bacillus licheniformis DW2为出发菌株,研究l-半胱氨酸供给模块强化对杆菌肽合成的影响。首先,构建了l-半胱氨酸合成酶基因cysK强化表达菌株,杆菌肽效价相比于对照菌株提高了9.47%。接着,为提高l-半胱氨酸合成前体供给,对l-丝氨酸乙酰转移酶基因cysE和硫代硫酸盐/硫酸盐胞内转运蛋白基因cysP进行强化,杆菌肽产量分别提高了7.23%和8.52%。随后,结果表明转运蛋白TcyP负责从胞外向胞内转运胱氨酸,强化表达TcyP后胞内l-半胱氨酸浓度和杆菌肽效价分别提高了29.19%和7.79%。通过组合代谢工程育种,在整合表达了基因cysK基础上,利用强启动子PbacA分别替换基因cysP、cysE和tcyP原始启动子,得到工程菌株CYS4 (DW2::cysK-PbacA(cysP)- PbacA(cysE)-PbacA(tcyP)),杆菌肽效价达到910.02 U/mL,相比于出发菌株DW2 (747.71 U/mL) 提高了21.10%。最后,通过3 L发酵罐小试实验,进一步证实了强化l-半胱氨酸有利于杆菌肽合成。研究表明,强化胞内l-半胱氨酸供给水平是提高地衣芽胞杆菌中杆菌肽产量的有效策略,为杆菌肽工业生产提供了一株具有良好应用前景的菌株。     

通过优化表达元件及培养基组分提高地衣芽胞杆菌中碱性丝氨酸蛋白酶产量

【背景】碱性丝氨酸蛋白酶(Subtilisin)是一种具有广泛用途的工业酶制剂。【目的】旨在通过优化启动子、信号肽及培养基组分来提高地衣芽胞杆菌中碱性丝氨酸蛋白酶产量。【方法】以地衣芽胞杆菌BL10为出发菌株,构建了含有4种不同类型启动子(PbacA、P43、PaprE和PsrfA)及4种不同类型信号肽(SPVpr、SPSacB、SPSacC和SPAprE)的碱性丝氨酸蛋白酶表达菌株,并在获得高产菌株的基础上进行培养基优化。【结果】4种启动子的表达水平为PbacAPaprEP43PsrfA,4种信号肽的分泌效率为SPAprESPSacCSPSacBSPVpr。其中,菌株BL10/pPbacA-aprE产生最高的碱性丝氨酸蛋白酶酶活(275.21 U/mL),相比于出发菌株BL10/pHY-aprE (167.98 U/mL)提高了64%。随后,通过对发酵培养基成分进行优化并结合正交优化,获得了一种高产碱性丝氨酸蛋白酶的培养基(g/L):玉米淀粉40.0,豆粕50.0,(NH4)2SO4 4.0,K2HPO4 3.0,CaCO3 1.0。最后,碱性丝氨酸蛋白酶酶活提高到747.37 U/mL,是初始酶活的4.45倍。【结论】为工业化高产碱性丝氨酸蛋白酶提供了一种有效策略。     

地衣芽胞杆菌乙醛酸循环对聚谷氨酸合成的影响北大核心

[目的]了解乙醛酸循环在地衣芽胞杆菌WX-02生物合成聚谷氨酸中作用,为聚谷氨酸生产提供新的解决方法。[方法]采用基因工程手段,以地衣芽胞杆菌WX-02为原始菌株,分别增强表达和敲除异柠檬酸裂解酶ace A基因,检测发酵过程中聚谷氨酸产量、生物量、胞内外代谢物和相关基因转录量。[结果]增强表达异柠檬酸裂解酶ace A基因后,胞内谷氨酸浓度显著升高(483.42 ng/m L/Log(CFU)),溢流代谢产物减少(乙酸5.41 g/L、乙偶姻5.82 g/L、2,3-丁二醇7.31 g/L),聚谷氨酸生物合成产量为11.74 g/L,相比原始菌株提高15%。谷氨酸脱氢酶roc G基因、谷氨酸消旋酶glr基因和聚谷氨酸合成酶复合体中pgs B基因转录水平相对原始菌株分别提高1.61倍、1.32倍和1.24倍。[结论]增强乙醛酸循环可以降低地衣芽胞杆菌WX-02乙酸等溢流代谢产物合成,提高胞内谷氨酸合成能力,并上调聚谷氨酸合成酶基因转录水平,最终提高聚谷氨酸生物合成产量。     

我国发酵微生物农药的发展概况与趋势

简单叙述了生物农药的发展概况,再针对性的叙述了有代表性的发酵微生物农药：农用抗生素和苏云金杆菌的发展情况以及未来发展趋势。目前我国生物农药年产值约为18亿元,约占农药总产值的9％;其中发酵微生物农药年产值约为14亿元,占农药总产值的7％。预计发酵微生物农药将以7％-10％的速度增长壮大,5年后年产值将达到20亿元,可占到农药总产值的10％左右;其中农用抗生素类可占到农药总产值的9％。     

稻草酶法水解液的丙酮丁醇发酵

利用丙酮丁醇梭菌Ｃ３７５菌株发酵稻草酶法水解液,分别研究了氮源、生长因子ＰＨ等因素对发酵的影响。结果表明,在稻草水解液还原糖浓度为４．２８％时,总溶剂为１２．８ｇ／Ｌ,溶剂组成：丁醇：丙酮：乙醇＝６５．８：２３．８：１０．４,溶剂生成率为２９．９％。     

基于表达元件和宿主优化促地衣芽胞杆菌高效表达L-天冬酰胺酶

L-天冬酰胺酶(L-asparaginase, L-ASN)广泛用于恶性肿瘤治疗及低丙烯酰胺食品生产,然而其较低的表达水平限制了应用推广。异源蛋白表达是提高目标酶表达水平的有效策略,芽胞杆菌广泛用于酶蛋白的高效生产,本研究拟通过表达元件及宿主优化提高芽胞杆菌(Bacillus)中L-天冬酰胺酶产量。首先,筛选了5种信号肽(SP_SacC、SP_AmyL、SP_AprE、SP_YwbN、SP_WapA)用于L-天冬酰胺酶的分泌表达,其中SP_SacC介导下L-天冬酰胺酶分泌效果最好,酶活达到157.61 U/mL。随后,选取了4种芽胞杆菌强启动子(P43、P_ykzA-P43、P_Ubay、P_{bac A}),其中串联启动子P_ykzA-P43介导的L-天冬酰胺酶表达量最高,较对照菌株提高了52.94%。最后,筛选了3种芽胞杆菌表达宿主：地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformi...     

CRISPR-Cas系统及anti-CRISPR蛋白在微生物中的研究进展

CRISPR-Cas (clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISP) and CRISPR associated proteins)系统是细菌用来防御病毒、质粒等外源核酸入侵的一种获得性免疫防御系统。随着研究的深入,CRISPR-Cas系统已发展为一种重要的基因编辑工具,并成功应用于动物、植物和微生物的基因改造中。但该基因编辑方法有时存在基因脱靶效应,从而限制了其推广应用。最近,通过将1种新发现的抗CRISPR蛋白(Anti-CRISPR protein,ACP)与CRISPR-Cas系统相结合,已成功开发出可控制基因脱靶效率的CRISPR-Cas基因编辑工具。本文首先对CRISPR-Cas系统及ACP进行了简要介绍,然后就CRISPR-Cas基因编辑工具及ACP在微生物基因改造的应用现状进行了综述,并对ACP介导的CRISPR-Cas基因编辑方法(ACP-CRISPR-Cas)在微生物基因编辑中的应用前景进行了讨论。     

能量代谢工程促地衣芽胞杆菌DW2高效合成杆菌肽

杆菌肽是一种主要由芽胞杆菌产生的广谱性环肽类抗生素,目前广泛应用于兽药领域。能量代谢在微生物高效合成目的代谢产物中具有重要作用。文中以杆菌肽工业生产菌株地衣芽胞杆菌Bacillus licheniformis DW2为出发菌株,首先构建了呼吸链分支途径细胞色素bd泛醇氧化酶基因cydB缺失菌株,发现cydB缺失后杆菌肽效价和胞内ATP浓度相比于对照菌株分别提高了10.97%和22.96%。接着,证实了强化表达另外一条呼吸链分支途径——细胞色素aa3氧化酶基因qoxA能够提高杆菌肽合成水平,其杆菌肽效价和胞内ATP浓度相比于对照菌株分别提高了18.27%和34.00%。强化ADP合成供给也是促进胞内ATP积累的有效策略,结果表明强化表达腺苷激酶DcK和腺苷酸激酶AdK均可以提高杆菌肽效价和胞内ATP浓度,其中强化表达DcK效果较好,其杆菌肽效价相比对照提高16.78%。最后,通过组合代谢工程育种,在基因cydB缺失菌DW2ΔcydB基础上整合表达了qoxA和dck,得到工程菌株DW2-CQD(DW2ΔcydB::qoxA::dck),发酵结果表明,DW2-CQD杆菌肽效价达到954.25 U/mL,相比于对照菌株提高了21.66%,单位菌体杆菌肽效价为2.11 U/CFU,相比对照提高了11.05%。此外,DW2-CQD胞内ATP浓度为39.54 nmol/L,相比于对照提高了49.32%。结果证实能量代谢工程是提高杆菌肽发酵水平的有效策略,提供了一株具有工业化应用前景的杆菌肽生产菌株。     

微球菌的脂肪酶合成调节

本文介绍了微球菌１５０４胞外脂肪酶的代谢调节模式。发现在发酵培养基中,通过补加长链脂肪酸及其油脂,能提高脂肪酶的生产水平,而中、短链脂肪酸及其酯抑制产酶能力;高浓度的葡萄糖抑制产酶能力;补加不同浓度的橄榄油,适宜补加时间也应不同。水洗细胞脂肪酶的合成受橄榄油和油酸诱导,受葡萄糖和甘油阻遏,并发现脂肪酶的分解代谢阻遏主要发生在转录水平上。     

透明颤菌血红蛋白在产聚γ-谷氨酸地衣芽胞杆菌WX-02中的表达

聚γ-谷氨酸(γ-PGA)是一种应用前景良好的生物高分子材料.通过构建含有α-淀粉酶(amyE)基因两端交换臂的整合载体pDG1730-vgb,将透明颤菌血红蛋白基因(vgb)整合到聚γ-谷氨酸生产菌株地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)WX-02染色体中,获得重组子M2.一氧化碳差光光谱结果验证M2中表达了有活性的血红蛋白,3 L发酵罐分批发酵结果显示M2的生物量比出发菌株WX-02提高了25.5%,γ-PGA产量提高了20%.