组合策略提高脂肪酶A在枯草芽孢杆菌中的分泌表达

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脂肪酶能将甘油三酯水解为甘油和游离脂肪酸,同时也能催化酯化反应和酯交换反应,广泛应用于洗涤剂和食品行业,化工合成以及医药领域。来源于枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)168的脂肪酶(Lipase A,LipA)相较于其他脂肪酶具有如下特点:分子量小,缺少盖子结构,无界面活化现象,对C8底物有偏好性,并具有良好的碱耐受性。LipA以其显著的特性被深入研究,已报道多种不同特性的突变体,但目前的分泌表达量较低。本论文旨在使用组合策略提高LipA在缺失六个胞外蛋白酶的枯草芽孢杆菌WB600中的分泌表达量,以便于LipA后续的研究。为了实现LipA的有效分泌表达,我们比较了不同信号肽的分泌效率以及不同启动子和双启动子的启动强度。在LB培养基中37 oC培养12小时后,含有信号肽SPlipA和双启动子P43-Phag的重组菌株B.subtilis L25拥有最高的分泌表达量,胞外脂肪酶的酶活为64.9 U/m L。通过对发酵温度和时间以及不同商业培养基的探索,本研究确定最适于重组菌株B.subtilis L25分泌脂肪酶A的条件为,在TB培养基中,37 oC预培养3小时,再在30 oC继续培养19小时,脂肪酶A酶活提高至710.3 U/m L,相比优化前提高了10.9倍。本研究进一步摸索了以甘油和羽毛水解物为廉价碳氮源积累脂肪酶A的发酵条件。研究结果表明,一定比例的甘油(3.6%,v/v)或羽毛水解物(7.5%,v/v)添加,可分别提高脂肪酶A的积累量至960.8 U/m L和956.1 U/m L。但过多的添加会抑制脂肪酶A的积累,推测是由于碳氮不平衡所致。通过C/N比例摸索,最终确定在C/N为0.5(v/v)时,脂肪酶产量提高至1164.9 U/m L。这是目前文献报道最高的胞外脂肪酶A产量。本论文结合基因工程和发酵优化实现了LipA在枯草芽孢杆菌的高效分泌表达,为LipA的应用提供一定的理论基础。该研究也表明B.subtilis L25能利用甘油和微生物处理的羽毛水解物作为廉价碳氮源,具有一定的工业生产脂肪酶的潜力。
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