蘇云金芽胞桿菌YBT-1532生物合成蘇云金素的代謝調(diào)控.pdf

1、蘇云金素是蘇云金芽胞桿菌產(chǎn)生的一種熱穩(wěn)定腺嘌呤衍生物，對(duì)鱗翅目等昆蟲以及線蟲和螨類具有良好的殺蟲效果，其毒性比化學(xué)殺蟲劑低的多，作為殺蟲劑具有很大的市場(chǎng)潛力。本文對(duì)蘇云金芽胞桿菌達(dá)姆斯塔特亞種YBT-1532菌株(YBT-1532)生物合成蘇云金素的代謝調(diào)控進(jìn)行了研究，結(jié)果如下： 1．通過提高高效液相色譜流動(dòng)相中的磷酸二氫鉀濃度和在流動(dòng)相中加入1.0％乙酸的方法，優(yōu)化了蘇云金素的檢測(cè)條件；運(yùn)用離子交換法分離蘇云金素，采用0.2m

2、ol/L的甲酸沖洗與0.1mol/L的氯化鈉溶液(pH2.0)洗脫相結(jié)合的方案，提高了蘇云金素分離和純化效率。 2．通過半合成培養(yǎng)基添加氨基酸和有機(jī)酸的刺激實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)腺嘌呤從頭合成途徑的底物，如天冬氨酸和谷氨酰氨等氨基酸，以及通過代謝對(duì)這些氨基酸合成有促進(jìn)作用的有機(jī)酸，可提高蘇云金素的發(fā)酵水平，證明蘇云金素的生物合成與腺嘌呤從頭合成途徑有關(guān)。 3．在YBT-1532菌株分批培養(yǎng)中，添加2.0g/L的檸檬酸鈉降低了丙酮酸激

3、酶活性、丙酮酸含量和合成PHB的能力以及PHB對(duì)葡萄糖韻得率，卻提高了2-酮戊二酸、谷氨酸和腺嘌呤濃度，同時(shí)，也提高了6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性、細(xì)胞合成蘇云金素的能力和蘇云金素對(duì)葡萄糖的得率。證明添加檸檬酸鈉引起糖酵解途徑減弱，磷酸戊糖途徑代謝流量增強(qiáng)，從而使PHB合成底物丙酮酸的供量減少，蘇云金素合成前體腺嘌呤的供量增加，實(shí)現(xiàn)了抑制PHB合成和促進(jìn)蘇云金素合成的調(diào)節(jié)。首次報(bào)道了蘇云金素與聚-3-羥基于酸(PHB)的代謝關(guān)系。

4、4．在YBT-1532菌株連續(xù)培養(yǎng)中，研究了細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝的動(dòng)力學(xué)特征，并在稀釋率為0.12 h<'-1>時(shí)，研究了檸檬酸鈉對(duì)細(xì)胞代謝和蘇云金素合成的影響，得到：碳衡算方程：qs=1.51xu+2.2xgP+0.049菌體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)方程：μ=0.63xS/(0.544+S)；蘇云金素生成動(dòng)力學(xué)方程：dP/dt=0.0943xdX/dt+0.0146xX當(dāng)添加檸檬酸鈉時(shí)，與對(duì)照相比丙酮酸激酶活性降低29.0％，而6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性卻

5、提高42.1％，導(dǎo)致蘇云金素的產(chǎn)量提高14.7％。進(jìn)一步證實(shí)檸檬酸鈉對(duì)細(xì)胞代謝和蘇云金素合成的調(diào)節(jié)機(jī)制。 5．在YBT-1532菌株分批培養(yǎng)中，添加1.00 g/L甲酸鈉使腺嘌呤和蘇云金素的產(chǎn)量提高。在靜息培養(yǎng)中，當(dāng)適量添加甲酸鈉時(shí)，與對(duì)照相比NADH在胞內(nèi)的含量增加19.6％，而甲酸脫氫酶、丙酮酸激酶和6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性分別提高2.0倍、4.25倍和2.5倍，胞內(nèi)天冬氨酸、丙酮酸、檸檬酸和腺嘌呤分別提高65.0％、75.

6、0％、31.9％和71.4％，而蘇云金素產(chǎn)量卻提高了90％。結(jié)果表明甲酸鈉對(duì)蘇云金素合成的促進(jìn)作用是通過提高與腺嘌呤合成相關(guān)的代謝途徑的碳流量(糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)以及磷酸戊糖途徑)，提高細(xì)胞對(duì)腺嘌呤與蘇云金素的合成能力來實(shí)現(xiàn)的；甲酸鈉不僅可作為腺嘌呤合成的前體，還可以作為碳源被用于細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝。 6．在YBT-1532菌株的分批培養(yǎng)中，添加DMSO(10 mL/L)、SDS(0.10g/L)、青霉素(300 IU/mL，9