耐辐射异常球菌IrrE表达与简单节杆菌有机溶剂耐受性的关系及其调控机制研究

分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间： 2017-09-20

宋博 薛海洁 程洪金 骆健美 申雁冰 王敏

摘要： 甾体激素类药物是目前临床上用量仅次于抗生素的第二大类药物。甾体化合物C1,2脱氢反应是工业上采用微生物转化法生产甾体药物的典型代表。其中，简单节杆菌（Arthrobacter simplex）以专一性高、反应速率快等优点已成为工业生产中普遍使用的微生物菌株。同时转化反应多是采用添加有机溶剂的方法（一般是乙醇，浓度为4%）促进疏水性底物的溶解，但有机溶剂的用量会对微生物造成不利影响而受到严格控制，这大大限制了转化体系中底物的投料量，最终影响产率。为了突破这一瓶颈，迫切的需要构建适用于工业化应用的高有机溶剂耐性的微生物菌株。 本论文将来源于耐辐射异常球菌的全局转录因子IrrE导入简单节杆菌，结果发现，IrrE表达对菌株的生长代谢及催化酶活力无明显影响，但却显著增强了菌株的有机溶剂耐受性，进而提高其在高浓度有机溶剂和底物转化体系中的生产效率；通过一般胁迫响应相关代谢物含量、关键酶酶活和相关基因转录水平的分析，阐述IrrE表达提高简单节杆菌有机溶剂耐受性能的调控机制；利用启动子工程得到简单节杆菌IrrE差异表达菌株，进一步揭示IrrE表达水平对菌株有机溶剂耐受性的影响，结果发现，随着IrrE表达水平的提高，菌株表现出更好的耐受性。最后对优良启动子突变体介导的IrrE表达菌株PM588的甾体C1,2脱氢反应能力进行评价，发现该菌株在70 g/L的底物醋酸可的松和10%浓度乙醇的转化体系中的醋酸泼尼松生成量达到了20.3 g/L，比原始启动子介导的IrrE表达菌株（12.5 g/L）提高了62.4%，而此条件下含有空质粒的对照菌株已无明显的转化能力。该研究成果为构建高效甾体转化菌株提供新策略，对于完善IrrE在逆境中对宿主的全局调控机制具有重要的科学意义。

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