毕赤酵母高密度表达重组猪胰岛素前体的研究

对摇瓶和50L罐上的重组菌毕赤酵母(Pichia pastoris)表达猪胰岛素前体(PIP)的发酵过程进行了研究。摇瓶发酵中,最佳诱导周期为60 h左右,诱导期甲醇的最佳加入量为每日2．0%～2．5%。50L发酵过程分为批发酵、补料和诱导表达3个阶段。生长期(批发酵和补料阶段)细胞干重与培养时间的关系可用模型y= 0．6525e~(0．1909t)来描述。在批发酵阶段和补料阶段,流加的氨水和甘油几乎全部用来合成菌体和维持,没有其他副产物产生。诱导表达阶段流加的氨水和甲醇分别约有80%和70%被菌体利用。将摇瓶与发酵罐的实验结果进行了比较,发现摇瓶发酵的限制因子很可能是溶氧,而罐发酵的限制因子为碳源,因此,将摇瓶实验的结果放大到发酵罐时调整了控制策略,加大了甲醇的补料速率,最终PIP浓度达到1．72g/L。     

基因工程菌Pichia pastoris高密度培养条件研究

基因工程菌pichiapastoris最佳种子培养基为添加4mL/LPTMl的BMGY培养基;全合成高密度摇瓶培养基是甘油4%,(NH4)2SO410g/L,CaSO40.93g/L,K2SO418.2g/L,MgSO4@7H2O14.9g/L,0.1mol/L磷酸缓冲液(pH=6.0)配制,培养26h后细胞密度OD600可达到65。经SDS-PAGE电泳图谱分析,甲醇诱导培养72h结果12h有重组人血清白蛋白表达,24h达到最大。此全合成摇瓶培养基与批补料发酵培养基相类似,有利于指导发酵罐上发酵培养。     

发酵条件对毕赤酵母表达重组人干扰素ω糖基化的影响

发酵条件是影响毕赤酵母 (P .pastoris)表达外源重组糖蛋白时糖基化的重要因素。通过菌体浓度、起始pH值、甲醇诱导浓度和周期、装液量等摇瓶发酵实验 ,研究不同发酵条件对毕赤酵母表达分泌型重组人干扰素ω(rhIFNω)过程中糖基化的影响 ;同时 ,在连续培养过程中考察pH值变化对rhIFNω糖基化的影响和分批发酵过程中rhIFNω糖基化的变化。结果表明 ,控制菌体密度 250g L(WCW)、起始pH值 6 0、装液量小于 30mL、甲醇诱导浓度 15g L、甲醇诱导 3次 (每 24h诱导一次 )等发酵条件 ,有利于摇瓶发酵过程中rhIFNω的糖基化 ;控制pH值 70～75可促进rhIFNω的糖基化 ;分批发酵过程中 ,糖基化与非糖基化rhIFNω的含量有同比变化趋势 ,但糖基化rhIFNω所占比例明显低于摇瓶发酵实验的结果 ,其原因有待进一步研究。     

重组巴斯德毕赤酵母高密度发酵表达植酸酶

对巴斯德毕赤酵母的高密度发酵条件进行了试验,并根据摇瓶发酵的优化结果进行了补料方式的研究。在摇瓶发酵时,最佳种龄为16h,接种量为3％,甲醇的诱导浓度为15g／L,生长阶段最适pH为5．0,诱导阶段最适pH为5．5。在间歇补料、恒速补料、变速补料三种补料方式中以变速流加最优。     

重组巴氏毕赤酵母恒化培养动力学及代谢迁移特性研究

通过对甲醇营养型毕赤酵母基因工程菌以碳源甘油为限制性基质进行恒化培养动力学试验 ,结果认为 :(1 )细胞光密度与其干、湿重呈线性关系 ,当细胞光密度 (OD60 0 )为 1 0 0时细胞湿重 (WCW)为 1 2 8 3g L ,细胞干重 (WDW)则为 2 2 9g L ;(2 )基因工程菌P .pastoris的生长与限制性基质甘油残留浓度的关系符合Monod关系式 ,通过 1 μ对 1 S进行线性回归得 μmax=0 .366h- 1,Ks=0 .1 82 3g L ,经参数推导甘油最大菌体得率系数YG =0 .54g g ,菌体维持生长消耗底物系数m =0 .0 0 69g (g·h) ;氧最大菌体系数YX O2 =30 .96g moL ,菌体维持生长时消耗氧系数mO2 =0 .0 0 0 8mol (g·h) ,最适理论稀释速率Dm =0 .341h- 1;(3)从氨水的消耗速率和呼吸商 (RQ)的变化认为随着比生长速率 (μ)的增大 ,甘油代谢流从糖原异生和磷酸戊糖途径线性地向糖酵解和三羧酸循环途径进行代谢迁移 ,即糖酵解和三羧酸循环途径的代谢流量在线性地增大     

重组人血清白蛋白在Pichia pastoris中分泌表达影响因素的研究

为获得高产稳产重组人血清白蛋白的Pichia pastoris细胞株用于高密度发酵,构建了多种分泌表达载体,在Pichia pastoris中作表达,研究表达载体构建等因素对表达量的影响。发现采用酿酒酵母α性成熟因子前导肽比人血清白蛋白天然前导肽作为分泌信号肽的表达量要高10%左右。而载体整合方式、整合拷贝数、5’非翻译区的改造和甲醇利用表型等对表达量无规律性影响。筛选到的高表达株经高密度发酵,细胞湿重达460 g/L,发酵液上清的人血清白蛋白含量为1.0 g/L。     

溶氧反馈分批补料高密度培养人骨形成蛋白-2工程菌

对表达人骨形成蛋白2成熟肽的基因工程大肠杆菌E.coli DH5α/pDH-B²m在500mL摇瓶中进行了培养条件的摸索实验,并在此基础上扩大至NBS Bioflo IV 20L发酵罐,利用溶氧反馈-分批补料培养技术：在培养过程中保持适当的溶解氧（40%）,以溶氧值在线反馈控制搅拌速度及流加补料培养基,使细菌保持适当的比生长率,成功地进行了工程菌的高密度培养,最终菌体密度达OD₆₀₀=57,每升干菌量22.8 g,目的蛋白的表达量占细菌总蛋白的30%,人骨形成蛋白2成熟肽的理论产率达到3.59 g/L。      

多拷贝毕赤酵母重组菌表达GCL摇瓶优化和高密度发酵

目的:构建高效表达白地霉脂肪酶的毕赤酵母重组菌株,并对筛选得到的菌株进行摇瓶发酵条件优化和分批补料高密度发酵工艺研究。方法:将诱导型表达载体pPIC9K-gcl电转化至毕赤酵母GS115。通过橄榄油-罗丹明B平板和摇瓶发酵筛选高脂肪酶活力的重组菌株,运用基于TaqMan探针的实时荧光定量PCR 法确定其拷贝数,并对菌株进行摇瓶发酵条件优化。在此基础上,研究重组菌在3L 发酵罐中的高密度发酵工艺。结果:筛选得到一株具有3 个白地霉脂肪酶基因拷贝的菌株GS115/pPIC9K-gcl 78#,初始酶活力为220 U/ml。当摇瓶发酵条件为甲醇诱导96 h,每24 h甲醇添加量1 %,接种量2 %,培养基初始pH 7.0,500 ml摇瓶装液量50 ml,甲醇诱导温度25℃ 时酶活力达735 U/ml。3L 发酵罐高密度发酵176.5 h,酶活力达到3360 U/ml,总蛋白含量达到4.30 g/L,且发酵过程中细胞活性一直保持在96 % 以上。结论:基因拷贝数与重组菌株的产酶水平呈正相关,摇瓶优化可显著提高重组菌株的产酶能力,为白地霉脂肪酶的工业化生产奠定了技术基础。     

基因工程菌Pichia pastoris高密度培养条件研究*

基因工程菌pichiapastoris最佳种子培养基为添加 4mL/LPTMl的BMGY培养基 ;全合成高密度摇瓶培养基是甘油 4% ,(NH₄) ₂ SO₄1 0g/L ,CaSO₄0 .93g/L ,K₂ SO₄1 8.2g/L ,MgSO₄·7H₂O 1 4.9g/L ,0 1mol/L磷酸缓冲液 (pH =6     

D-泛解酸内酯水解酶产生菌的筛选及产酶条件研究

筛选到一株产D 泛解酸内酯水解酶的菌株 ,经鉴定为串珠镶孢霉菌 (Fusariummonili forme)SW 90 2。产酶条件研究表明 ,用甘油作碳源 ,蛋白胨作氮源 ,初始pH8 0 ,温度 2 6℃ ,摇瓶培养 3d ,产酶量最高。在 6 0L发酵罐中通风发酵 45h ,产菌丝体生物量 7 1 8g干菌体 L ,D 泛解酸内酯水解酶酶活力达到 0 92IU g干菌体     

50L规模中试发酵重组核苷二磷酸激酶A工程菌

中试规模发酵重组人核苷二磷酸激酶A（rhNDPK-A）工程菌,并对表达产物进行纯化。摇瓶培养一级种子至合适密度,以10%比例接种二级种子培养基,在7L发酵罐中培养至OD600为9.6～10.5,然后转入80L发酵罐中进行补料分批培养,所得菌体裂解后,经离子交换层析和亲和层析两步纯化得重组蛋白制品。结果表明,50L培养液经过10h培养后,湿菌收量为1560 g/批,NDPK-A表达量为23.8%。另外,补料方式对发酵密度有明显影响。与单纯补加碳源相比,同时补加碳源和氮源可以显著提高菌体产量,但对目的蛋白表达量地提高不明显。在较优条件下,菌体产量为(2220.00±169.71) g/批,蛋白表达量为(22.00±0.42) %,纯化后重组蛋白得率为510mg/L。产物可溶、密度适中、工艺简便的中试发酵条件的建立为高得率、大规模制备重组rhNDPK-A奠定了基础。     

重组毕赤酵母发酵牛肉风味肽的中试研究

研究分泌表达16拷贝牛肉风味肽（beefy meaty peptide, BMP）毕赤酵母工程菌株(Pichia pastoris GS115-16B2)的500L发酵罐中试发酵工艺。在500L发酵罐中采用三步发酵法进行了3批次中试发酵实验,设定菌体培养阶段温度为30℃,pH5.0,诱导表达阶段温度为28℃,pH3.0。在发酵程中通过调节搅拌速度、通气量和罐压等措施来使DO维持在20%~35%左右,总共发酵126h（诱导时间为96h）,当诱导88h后（发酵118h）,600nm波长下的光密度值(OD600)达到184.5,菌体湿重达到318.7g/L,目的产物BMP的表达量达到最高为172 mg/L,实现了BMP的高效表达。通过中试发酵初步建立了工程菌P. pastoris GS115-16B2的中试发酵工艺,为BMP的进一步研究开发奠定了良好基础。     

毕赤氏酵母工程菌高密度发酵表达恶性疟原虫融合抗原的研究

疟疾目前仍是危害人类健康的主要传染病,现全球每年新增疟疾病例3～5亿人,其中约300万人死于该病.特别是病原虫抗药性的产生和扩散已给疟疾防治工作带来极大困难,因此研制新的预防措施已成为当务之急.研制有效的疟疾疫苗被认为是人类控制乃至消灭疟疾的重要途径,已越来越受到重视,并已构建和鉴定多个疫苗候选抗原[1,2].本研究进行高密度优化表达的融合抗原就是一个疫苗候选抗原.     

中性内切型纤维素酶在毕赤酵母中高水平表达的研究

中性内切型纤维素酶在纺织及造纸工业具有重要的应用,为了进一步提高从我国草菇中克隆的一种新的中性内切型纤维素酶(EG1)在Pichiapastoris中的表达水平,我们进行了提高基因拷贝数及高密度发酵等多种手段实现其高水平表达的研究。在前期研究的基础上,利用对已整合eg1的重组子再转化的方法,从含有2000μgLZeocin的YPDSZ平板上筛选到高抗Zeocin转化子,在摇瓶培养条件下,该转化子表达量比原来提高了3.8倍,在pH4～8条件下均有稳定表达,接种量(OD600=5.0)表达水平最好,提高甲醇的诱导浓度对表达有显著的促进作用。用3.2L发酵罐进行了高密度发酵,甲醇诱导95.5h后达到最高值,比摇瓶培养再提高了6.4倍,因此利用高抗Zeocin转化子及高密度发酵的手段,使EG1的表达水平提高了34倍,蛋白表达量达8.80mgmL,EG1酶活达到543.36IUmL,实现了中性内切纤维素酶的高水平表达,本研究将大大促进建立我国纺织用纤维素酶大规模高效生产技术。     

Multi-stage high cell continuous fermentation for high productivity and titer

We carried out the first simulation on multi-stage continuous high cell density culture (MSC-HCDC) to show that the MSC-HCDC can achieve batch/fed-batch product titer with much higher productivity to the fed-batch productivity using published fermentation kinetics of lactic acid, penicillin and ethanol. The system under consideration consists of n-serially connected continuous stirred-tank reactors (CSTRs) with either hollow fiber cell recycling or cell immobilization for high cell-density culture. In each CSTR substrate supply and product removal are possible. Penicillin production is severely limited by glucose metabolite repression that requires multi-CSTR glucose feeding. An 8-stage C-HCDC lactic acid fermentation resulted in 212.9 g/L of titer and 10.6 g/L/h of productivity, corresponding to 101 and 429% of the comparable lactic acid fed-batch, respectively. The penicillin production model predicted 149% (0.085 g/L/h) of productivity in 8-stage C-HCDC with 40 g/L of cell density and 289% of productivity (0.165 g/L/h) in 7-stage C-HCDC with 60 g/L of cell density compared with referring batch cultivations. A 2-stage C-HCDC ethanol experimental run showed 107% titer and 257% productivity of the batch system having 88.8 g/L of titer and 3.7 g/L/h of productivity. MSC-HCDC can give much higher productivity than batch/fed-batch system, and yield a several percentage higher titer as well. The productivity ratio of MSC-HCDC over batch/fed-batch system is given as a multiplication of system dilution rate of MSC-HCDC and cycle time of batch/fed-batch system. We suggest MSC-HCDC as a new production platform for various fermentation products including monoclonal antibody.     

Improvement of Panax notoginseng cell culture for production of ginseng saponin and polysaccharide by high density cultivation in pneumatically agitated bioreactors

A Panax notoginseng cell culture was successfully scaled up from shake flask to 1.0-L bubble column reactor and concentric-tube airlift reactor. High-density bioreactor batch cultivation was carried out using a modified MS medium. The maximum cell density in batch cultures reached 20.1, 21.0 and 24.1 g/L in the shake flask, bubble column and airlift reactors, respectively, and their corresponding biomass productivity was 950, 1140 and 1350 mg/(L x d) for each. The productivity of ginseng saponin was 70, 96 and 99 mg/(L x d) in the flask, bubble column and airlift reactors, respectively; and the polysaccharide productivity reached 104, 119 and 151 mg/(L x d) for each. Furthermore, a fed-batch cultivation strategy was developed on the basis of specific oxygen uptake rate (SOUR), i.e., sucrose feeding before a sharp decrease of SOUR, and the highest cell density of 29.7 g/L was successfully achieved in the airlift bioreactor on day 17 with a very high biomass productivity of 1520 mg/(L x d). The concentrations of ginseng saponin and polysaccharide reached about 2.1 and 3.0 g/L, respectively, and their productivity was 106 (saponin) and 158 mg/(L x d) (polysaccharide). This work successfully demonstrated the high-density bioreactor cultivation of P. notoginseng cells in pneumatically agitated bioreactors and the reproduction of the shake flask culture results in bioreactors. The cell density, biomass productivity, production titer and productivity of both ginseng saponin and polysaccharide obtained here were the highest that have been reported on a reactor scale for all the ginseng species.     

High-density Escherichia coli cultivation process for hyperexpression of recombinant porcine growth hormone.

Fermentation studies were performed on an Escherichia coli culture that carries a recombinant plasmid composed of an ampicillin-resistant gene, a temperature-regulated pL promoter, and a porcine pituitary cDNA sequence coding for growth hormone. The objective was to achieve high cell density while maintaining the specific expression level of recombinant porcine growth hormone (r-pGH) observed in shake flasks. At a specific expression level of 20% of total cell protein, the cell density of a glucose-limited fed-batch process reached 38 units of OD600 in 14 h, compared to flask cultivation, which resulted in only 1.4 units of OD600 in the same period. The observed critical fermentation conditions for maximal expression included (1) limiting glucose concentration below 1 g l-1 throughout the fed-batch growth and induction phases, (2) keeping postinduction temperature at 42 degrees C for 5-7 h, and (3) maintaining a postinduction growth rate around 0.17-0.21 h-1.     

聚球藻7002在光生物反应器中的光自养培养

通过对聚球藻7002在光生物反应器中的培养,研究了光强在聚球藻7002培养液中的衰减规律,得到了培养过程光强随藻细胞浓度和光程距离变化的关系式,即I=I₀exp［-(-0.0239+0.0777OD₇₅₀)·L］。并对培养过程特性及培养温度、外加CO₂浓度和光照强度对藻细胞生长的影响进行了较为详细的研究,得到了反应器中较为适宜的聚球藻7002的培养条件,藻细胞培养密度达到3.4g/L(干重),体积产率达到0.57g/(L·d)的较高水平。