利用溶氧調控型啟動子Pvgb構建產surfactin的重組枯草芽孢桿菌

周大袁，林佳輝，李 霜

(南京工業(yè)大學 生物與制藥工程學院，江蘇 南京 211800)

表面活性素(surfactin)是芽孢桿菌(Bacillus)分泌的一種脂肽類化合物，由親水肽環(huán)與疏水脂肪酸鏈組成[1]。與化學合成的表面活性劑相比，surfactin具有低毒、可生物降解、可再生、優(yōu)異的乳化活性與表面活性等優(yōu)點，在石油開采、環(huán)境修復、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)具有廣泛的應用前景[2-4]。

當前，采用誘變育種或培養(yǎng)基優(yōu)化等技術可將產surfactin野生菌株的產量從100～600 mg/L提高到1 000 mg/L左右[5-6]；采用基因工程手段，如改造surfactin合成模塊的啟動子強度和促進產物外排等，可將surfactin產量提升2～5倍[7-8]。在surfactin的發(fā)酵過程中，由于surfactin具有良好的表面活性和起泡性，在攪拌和曝氣過程中會形成大量的泡沫，泡沫攜帶大量發(fā)酵液及菌體從生物反應器的排氣口溢出，造成產物、營養(yǎng)物質和細胞的流失，并且伴隨著高度污染風險。近年來，泡沫分離裝置[9]、固定化發(fā)酵[10]以及厭氧發(fā)酵[11]等發(fā)酵裝置和工藝相繼出現(xiàn)，仍未有效解決產泡難題。

可溶性血紅蛋白(VHb)是透明顫菌屬(Vitreoscilla)菌株體內的一種可以高效攝取環(huán)境中氧分子的蛋白，它可以提升細菌在發(fā)酵液中的攝氧量，因而在各種好氧微生物中得到應用[12-13]。編碼VHb蛋白的基因是vgb，其啟動子Pvgb是溶氧調控型，可以在低氧含量的條件下被啟動，增加VHb的含量，從而增加細菌的攝氧率。Wu等[14]用串聯(lián)重復的Pvgb啟動子調控Escherichiacoli中聚羥基丁酸酯(PHB)關鍵基因的表達，使得重組E.coli在微氧發(fā)酵條件下PHB產量提高了3.5倍，達到4.86 g/L。而Pvgb啟動子在枯草芽孢桿菌中的活性及溶氧誘導轉錄強度等研究尚未有研究報道。……