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S-腺苷甲硫氨酸(SAM)是一种重要的代谢中间体,已被用于多种临床症状的治疗,其生产方法主要为生物转化法。本研究采用组成型表达的重组毕赤酵母菌株,通过发酵罐水平高密度培养在胞内过量表达SAM合成酶,在添加一定量的外源甲硫氨酸的情况下,合成过量的SAM,同时抑制SAM向其他物质的转化,以提高SAM的积累水平。
通过摇瓶发酵条件的初步优化,研究了菌株的生长特性,确定了菌株的最佳生长和生产的基本条件。在15L发酵罐上对L-met的添加时机和添加量进行了研究,发现在高菌浓时(OD600=600)添加L-Met较好,而添加量应采用逐次递减的方法,即10、6、4g/L。在对甘油补料方式的研究中发展了一种新型的脉冲式补加方式,在生物转化期,非限制性补加甘油4%(w/v),待消耗完毕,溶氧上升,再次添加4%甘油,如此反复直至发酵结束。该策略下,SAM在92h达到了4.8g/1,和控制溶氧的甘油限制性流加方式相比,提高了135%。其原因是在SAM合成过程中,该策略获得了更高的SAM合成酶比酶活和ATP水平。
最后,对SAM在胞内转化利用进行了抑制。为了抑制转甲基和转巯基作用,添加一定量的SAH水解酶抑制剂aristeromycin,SAM积累量在摇瓶水平提高了25.7%。为了抑制多胺的生成,添加一定量的抑制剂DFMA,SAM水平提高了34.0%。在组成型毕赤酵母发酵罐培养后期添加乙醇,控制其在发酵液中的浓度为2%(w/v),SAM产量再度提高,达5.56g/l。