重组棘白菌素B脱酰基酶工程菌的构建及生物转化棘白菌素B的研究

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棘白菌素B(Echinocandin B,ECB)脱酰基酶是一种能选择性催化棘白菌素B侧链酰胺键,生成棘白菌素B母核(Echinocandin B Nucleus,ECBN)的酰胺水解酶,在新型抗真菌药物阿尼芬净(anidulafungin)的化学-酶法合成中,有着重要的应用。本论文从实验室保藏的ECB脱酰基酶基因质粒p UC18-ecbD中克隆ECB脱酰基酶基因片段,构建了产ECB脱酰基酶的重组链霉菌工程菌,优化了产酶条件和催化反应条件。具体研究结果如下:以NCBI上ECB脱酰基酶基因设计上、下游引物(带有EcoR I和Xba I双酶切位点),实验室保藏ECB脱酰基酶质粒为模板,PCR获得大小4.3 kb的ECB脱酰基酶基因片段,使用T4DNA连接酶,将该片段连接到表达质粒pSET152上,构建表达质粒pSET152-ecbD;通过E.coli ET12567/pUZ8002-Streptomyce接合转移作用,构建表达宿主天蓝的链霉菌(Streptomyces coelicolor A3),通过检测重组子的酶活,验证筛选得到产ECB脱酰基酶的基因工程菌S.coelicolor A3/pSET152-ecbD。对S.coelicolor A3/pSET152-ecbD的最佳培养条件和最适培养基进行了优化。结果表明:菌株S.coelicolor A3/pSET152-ecbD斜面最适培养时间是10 d(28℃,高氏一号培养基);种子液体培养(TSBY培养基)的最适温度为30℃,种子最适培养时间是72 h。菌株S.coelicolor A3/pSET152-ecb D最适发酵培养基是配方:蔗糖6%,花生粉1.2%,CaCO3 0.8%,酵母提取物0.30%,初始pH=8.0,最适培养温度为28℃,培养时间3 d。经产酶培养条件优化后,发酵液酶活为544 U/L,比优化前产量提高1.75倍。对重组ECB脱酰基酶的转化条件进行了考察,结果表明:重组酶的最适温度为45℃,最适p H=7.5。其最适反应温度为45℃。Zn2+,Mg2+、,Mn2+,Fe2+对ECB脱酰基酶有激活作用,而Cu2+,Co2+对ECB脱酰基酶有抑制作用。在以上优化条件下,ECB脱酰基酶催化反应的最适底物浓度为1.5 g/L,转化时间为28 h,ECB脱酰基酶转化率最高,为39.1%。
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