【摘 要】
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1-脱氧野尻霉素(简称DNJ)是一种多羟基哌啶类生物碱,具有强效的α-葡萄糖苷酶抑制活性,是一种潜在的医治糖尿病的药物。DNJ来源广泛,因微生物生长繁殖快,易于培养,且容易通过菌种改良,发酵工艺优化等方法来提高产量,微生物合成DNJ得到越来越多科研工作者的关注,但目前微生物合成DNJ的产量仍相对较低,限制了应用。本研究以Bacillus amyloliquefaciens HZ-12为出发菌株,围
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1-脱氧野尻霉素(简称DNJ)是一种多羟基哌啶类生物碱,具有强效的α-葡萄糖苷酶抑制活性,是一种潜在的医治糖尿病的药物。DNJ来源广泛,因微生物生长繁殖快,易于培养,且容易通过菌种改良,发酵工艺优化等方法来提高产量,微生物合成DNJ得到越来越多科研工作者的关注,但目前微生物合成DNJ的产量仍相对较低,限制了应用。本研究以Bacillus amyloliquefaciens HZ-12为出发菌株,围绕DNJ合成和葡萄糖转运途径,构建高产DNJ的工程菌,并在摇瓶上优化了工程菌的培养基和培养条件。本研究以B.amyloliquefaciens HZ-12为研究对象,强化表达DNJ合成途径中关键基因gab T1、ykt C1和gut B1。首先构建游离过表达工程菌HZ-12/p HY-gab T1、HZ-12/p HY-ykt C1和HZ-12/p HY-gut B1,发现其DNJ含量均明显高于空质粒菌株,而与野生菌HZ-12相比提高并不明显。进而将基因gab T1、ykt C1和gut B1分别整合到HZ-12基因组,得到整合表达工程菌HZ-12ΔXkd G::gab T1、HZ-12ΔXkd E::ykt C1和HZ-12ΔXtm A::gut B1,发现其DNJ含量均有显著提高,与野生菌HZ-12相比,其DNJ含量分别提高了19.1%、13.4%和16.7%。本研究对葡萄糖转运途径进行代谢工程改造。首先分别敲除基因glc P1、glc U和pts G构建缺失菌株HZ-12△glc P1,HZ-12△glc U和HZ-12△pts G,发现缺失菌株的DNJ含量均大幅度下降。进而构建游离过表达工程菌HZ-12/p HY-glc P1、HZ-12/p HY-glc U和HZ-12/p HY-pts G,结果发现其DNJ含量均高于空质粒菌株,其中glcp1的强化表达使菌株DNJ含量提高最为明显,相比于野生菌HZ-12提高了19.5%,而glc U、pts G强化表达使菌株DNJ含量虽高于空质粒菌株,但仍低于HZ-12。为进一步提高DNJ含量,本研究构建了三株多基因整合表达工程菌HZ-12/TB(基因gab T1和gut B1同时整合到HZ-12基因组)、HZ-12/TCB(gab T1、ykt C1和gut B1同时整合到HZ-12基因组)和HZ-12/TBP(基因gab T1、gut B1和glc P1同时整合到HZ-12基因组),发现其DNJ含量均有提高。而工程菌HZ-12/TCB的DNJ含量提高最为明显,相比于野生菌HZ-12提高了32.3%。在摇瓶上优化了工程菌HZ-12/TBP发酵合成DNJ的液体发酵工艺,优化后的发酵培养基为(g/L):麦芽浸粉70,可溶性淀粉30,K2HPO4·3H2O 1.0,Mg SO4·7H2O0.2,Fe SO4·7H2O 0.075,Mn SO4·H2O 0.075。优化后的发酵条件为:培养温度37°C,种龄9h,接种量为2%,装液量为30 m L/250 m L,初始p H为7.5。在此优化条件下,HZ-12/TBP的DNJ含量达到315.2mg/L,与初始液体培养基相比提高了88.4%,同时较野生菌HZ-12提高了26.8%。此外,通过在黄豆固体培养基中添加2%乳糖和1%麦芽浸粉,HZ-12/TBP在固体发酵培养基中的DNJ含量高达1135.6mg/kg,相比于初始固体培养基提高了19.3%,显著提高了DNJ的含量。
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