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青霉素酰化酶(PGA)是医药工业上的一个关键酶,它不但可以用来生产6-氨基青霉烷酸(6-APA),7-氨基脱乙酰氧头孢烷酸(7-ACDA),而且还可以合成新的半合成青霉素和头孢霉素。粪产碱杆菌(Alcaligenesfaecalis,Af)青霉素G酰化酶具有独特的酶学性质,预示着其在半合成抗生素工业有着良好的应用前景。
本文对重组大肠杆菌DH5α(pKKCAⅡ)组成型表达粪产碱杆菌青霉素G酰化酶的发酵条件进行了研究。摇瓶实验表明该工程菌组成型表达青霉素G酰化酶给细胞生长带来沉重的代谢负担,增加了质粒的分离不稳定性,添加选择压力后60h内能维持较高的质粒稳定性。发酵后期通气和发酵液中葡萄糖浓度对菌体质粒稳定性及产酶能力有重要影响。
进行5L发酵罐分批培养时,通过限制溶氧供给、降低菌体的比生长速率可以维持较高的质粒稳定性,提高酶表达水平。在分批补料发酵时,发酵过程中葡萄糖的少量积累或葡萄糖浓度的震荡会降低质粒稳定性,导致青霉素酰化酶表达水平降低。维持低葡萄糖水平可以限制细胞的生长速率,避免葡萄糖代谢副产物对菌体产酶的抑制,提高质粒稳定性和促进青霉素G酰化酶的合成。采用混合碳源进行发酵,发酵培养基含糊精2g/L,12h后以1g/Lh恒速流加葡萄糖至35h,控制流加过程葡萄糖浓度0.1g/L左右,平均比生长速率为0.11h-1,发酵结束时质粒稳定性为86%,青霉素G酰化酶的表达水平达23000U/L。