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本文研究了利迪链霉菌的次级代谢产物多样性特征及其次级代谢产物利迪链菌素的前体调控。主要结果如下:
运用LC-MS/MS和HPLC-PDA分析利迪链霉菌AS 4.2501发酵液的乙酸乙酯萃取物,发现了发酵液中的另外两个利迪链菌素的同分异构体A和B,揭示了该菌株发酵液中利迪链菌素相关次级代谢产物的多样性。
在发酵合成培养基中运用不同氮源,当硫酸氮、蛋氨酸作氮源时该菌株的代谢产物模式完全改变,在以黄豆饼粉为氮源时可检测到除A、B外的另外一个利迪链菌素同分异构体C;在碱性发酵上清液中,同时存在利迪链菌素的降解和同分异构体之间互变,出现新的同分异构体。证明了培养条件和环境条件的变化可影响利迪链霉菌AS 4.2501次级代谢产物多样性的变化。
为提高多样性次级代谢产物中的主产物利迪链菌素的产率,考察了其生物合成前体丙酸盐对细胞培养的调控作用,在摇瓶发酵60小时添加2 mmol/L的丙酸钠,利迪链菌素的产量提高23.06%。代谢流分析表明丙酸盐添加导致抗生素增产的主要原因是磷酸戊糖途径和回补途径的碳流增加,而限制该抗生素生物合成的潜在瓶颈是葡萄糖-6-磷酸节点和丙酮酸节点。进一步将前体作为一个重要因素,采用响应面法对发酵培养基进行优化,得到优化的培养基组成中淀粉、蛋白胨、K2HPO4和丙酸钠浓度分别为34.3 g/L、2.66 g/L、1.07 g/L、1.10mmol/L,在此条件下,利迪链菌素产率比培养基优化前提高18.6%。
最后,为明确利迪链菌素生物合成时从初级代谢到次级代谢的转变,运用ESI-MS和PCA分析,对不同发酵阶段的细胞内外代谢产物进行代谢物组的初步研究,结果表明在第三主成份(PC3)中可明显的将细胞进入次级代谢与初级代谢阶段分开。结合文献和MS/MS分析数据推断这一结果的生物标志物源于磷脂和蛋白类化合物。