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一株粘质沙雷氏菌工程菌及其在生产灵菌红素中的应用


技术摘要:
本发明公开了一株粘质沙雷氏菌工程菌及其在生产灵菌红素中的应用,属于生物技术领域。本发明提供了一株可高产灵菌红素的粘质沙雷氏菌工程菌JNB5‑1ΔcpxR,此粘质沙雷氏菌工程菌JNB5‑1ΔcpxR是通过敲除粘质沙雷氏菌JNB5‑1中编码响应调节蛋白CpxR的基因获得的,将此粘  全部
背景技术:
灵菌红素是一类含三吡咯骨架结构的天然红色素,主要由一些微生物产生,具有 抗癌、免疫抑制、抗虫等多种生物活性,可作为免疫抑制剂和抗癌药物开发,受到研究者的 广泛关注。 目前,生产灵菌红素的方法主要有化学合成法和微生物发酵法。其中,化学合成法 主要是通过串联共轭加成及高温脱氢的方法获得灵菌红素。但是,由于途径复杂且困难、产 率低下,化学合成法难以实现大规模工业化生产。微生物发酵法则主要是通过微生物发酵 获得灵菌红素。与化学合成法相比,微生物发酵法具有工艺相对简单、环境友好、条件温和 和成本低等的优势。 然而,现有的生物法也仍存在一定的缺陷,其中,产量不高是阻碍微生物发酵法工 业化进程最主要的缺陷。例如,Kim等人通过将Hahella  chejuensis  KCTC  2396接种至海生 菌肉汤2216培养基中进行发酵以生产灵菌红素,但是,使用此方法发酵40h,仅可使发酵液 中灵菌红素的产量达28mg/L(具体可见参考文献:Kim  S  J,Lee  H  K,Lee  YK,et  al.Mutant  selection  of  Hahella  chejuensisKCTC  2396and  statistical  optimization  of  medium  components  for  prodigiosin  yield-up[J].Journal  of  Microbiology,2008,46 (2):183-188 .);Martha  Ingrid  Gutiérrez-Román等人通过将Serratia  marcescens  CFFSUR-B4接种至花生基培养基中进行发酵以生产灵菌红素,但是,使用此方法发酵24h,仅 可使发酵液中灵菌红素的产量达40.6μg/mL(具体可见参考文献:Martha  Ingrid  Gutié rrez-Román ,Francisco  Holguín-Meléndez ,Bello-Mendoza  R ,et  al .Production  ofprodigiosin  and  chitinases  by  tropical  Serratia  marcescens  strains  with  potential  to  control  plant  pathogens[J] .World  Journal  of  Microbiology  and  Biotechnology,2012,28(1):p.145-153.)。 因此,急需找到一株可高产灵菌红素的微生物以克服上述缺陷。
技术实现要素:
[技术问题] 本发明要解决的技术问题是提供一株可高产灵菌红素的粘质沙雷氏菌工程菌。 [技术方案] 为解决上述技术问题,本发明提供了一株粘质沙雷氏菌工程菌,所述粘质沙雷氏 菌工程菌以粘质沙雷氏菌(Serratia  marcescens)为宿主敲除编码响应调节蛋白CpxR的基 因。 在本发明的一种实施方式中,所述响应调节蛋白CpxR的氨基酸序列如SEQ  ID  3 CN 111548977 A 说 明 书 2/5 页 No.1所示。 在本发明的一种实施方式中,所述编码响应调节蛋白CpxR的基因的核苷酸序列如 SEQ  ID  No.2所示。 在本发明的一种实施方式中,所述粘质沙雷氏菌为粘质沙雷氏菌JNB5-1。 本发明还提供了一种生产灵菌红素的方法,所述方法为将上述粘质沙雷氏菌工程 菌接种至发酵培养基中进行发酵,获得含有灵菌红素的发酵液;将含有灵菌红素的发酵液 进行分离,获得灵菌红素。 在本发明的一种实施方式中,所述发酵的温度为28~30℃、转速为180~200rpm。 在本发明的一种实施方式中,所述发酵的温度为30℃、转速为180rpm。 在本发明的一种实施方式中,所述发酵培养基的成分包含蔗糖、牛肉膏、CaCl2、脯 氨酸、MgSO4·7H2O和FeSO4·7H2O。 在本发明的一种实施方式中,所述发酵培养基的成分包含15~25g/L蔗糖、10~ 20g/L牛肉膏、5~15g/L  CaCl2、5~10g/L脯氨酸、0.1~0.3g/LMgSO4·7H2O和0.04~0.08g/ LFeSO4·7H2O。 在本发明的一种实施方式中,所述发酵培养基的成分包含20g/L蔗糖、15g/L牛肉 膏、10g/L  CaCl2、7.5g/L脯氨酸、0.2g/L  MgSO4·7H2O和0.06g/L  FeSO4·7H2O。 本发明还提供了上述粘质沙雷氏菌工程菌或上述方法在生产灵菌红素中的应用。 [有益效果] 本发明提供了一株可高产灵菌红素的粘质沙雷氏菌工程菌JNB5-1ΔcpxR,此粘质 沙雷氏菌工程菌JNB5-1ΔcpxR是通过敲除粘质沙雷氏菌JNB5-1中编码响应调节蛋白CpxR 的基因获得的,将此粘质沙雷氏菌工程菌JNB5-1ΔcpxR接种至发酵培养基中发酵96h,即可 使发酵液中灵菌红素的产量高达5.83g/L,较野生型粘质沙雷氏菌JNB5-1提高了41.9%。 附图说明 图1:重组质粒pET-28a-cpxR的酶切验证结果;其中,1为重组质粒pET-28a-cpxR,2 为经酶切的重组质粒pET-28a-cpxR,M为DL10000  DNA  Marker。 图2:纯化后的响应调节蛋白CpxR的SDS-PAGE分析结果。 图3:响应调节蛋白CpxR结合粘质沙雷氏菌JNB5-1灵菌红素合成基因簇启动子pig 的EMSA验证结果。 图4:敲除质粒pUT-km-ΔcpxR-Apm的酶切验证结果;其中,1和3为敲除质粒pUT- km-ΔcpxR-Apm,2和4为经酶切的敲除质粒pUT-km-ΔcpxR-Apm,M为DL10000  DNA  Marker。 图5:粘质沙雷氏菌JNB5-1和粘质沙雷氏菌工程菌JNB5-1ΔcpxR发酵生产灵菌红 素的产量。
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