利用基因组改组技术提高SubtilosinA的产量及AurantininB的结构鉴定

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SubtilosinA是一种特殊结构的羊毛硫类细菌素,该分子在半胱氨酸的硫原子和两个苯丙氨酸及一个苏氨酸的a-位形成共价,被分为第一类细菌素中新的第四亚类。SubtilosinA具有较广的抑菌范围,不仅能够抑制包括炭疽芽胞杆菌、蜡样芽胞杆菌、苏云金芽孢杆菌、无乳链球菌、单核增生李斯特菌等多种革兰氏阳性菌的生长,对革兰氏阴性菌,如加德纳氏菌、索氏志贺菌、产气肠杆菌等也有一定的抑制作用。此外,SubtilosinA对pH、加热、紫外照射还具有较好的稳定性。因此,SubtilosinA在食品、生物、医药等领域具有潜在的广泛应用前景。  但目前SubtilosinA的发酵产量仍停留在比较低的水平,一定程度上限制了它的进一步研究。实验室保藏了一株产SubtilosinA的Bacillus subtilis A1B2-2,但其产量也比较低,本研究主要利用分离纯化手段获得较纯的SubtilosinA,在HPLC上建立定量检测方法,以利用基因组改组技术提高菌株中SubtilosinA的产量;同时测定了SubtilosinA的生物效价;并对Bacillus subtilis A1B2-2中分离纯化出的另一抗菌物质进行鉴定。主要研究结果如下:  1.建立SubtilosinA的定量检测方法并测定SubtilosinA的生物效价。将Bacillussubtilis nj aA1 B2-2的发酵液去除菌体后通过酸沉淀、有机溶剂抽提、柱层析、半制备型HPLC、冷冻干燥等过程,建立了SubtilosinA的分离纯化方法。并在HPLC上建立了发酵液中SubtilosinA的检测曲线y=0.0609x-5.2240,该方法在3.75~600mg/L范围内线性关系良好,相关系数达到0.9982,检出限是9.375 mg/L,定量限为14.05mg/L,精密度为1.65%,样品纯度在95%以上。测定了Nisin效价的标准曲线y=109.87x-301.01,并以此测得1g SubtilosinA的生物效价是9.93×106 U。  2.通过理化诱变选育高产SubtilosinA的菌株。以实验室保藏的Bacillus subtilisA1B2-2为出发菌株进行γ射线诱变,筛选出一株高产SubtilosinA的菌株nja4-43。在原生质体形成和再生的最佳条件下,即以高盐作为洗涤系统,在0.1mg/ml溶菌酶的作用下酶解40min后涂布在以SMM配制的NB再生培养基上,此时原生质体形成率达到95.49%,再生率为89.25%。之后利用紫外诱变、亚硝酸诱变以及复合诱变分别对nja4-43的原生质体进行诱变,并获得SubtilosinA产量增高的三株菌nja N2-99、nja Z1-53、nja H1-65。  3.利用基因组改组技术选育高产SubtilosinA的菌株。将经过诱变得到的四株高产菌株nja4-43、nja N2-99、nja Z1-53、nja H1-65采用电融合的方式进行两轮基因组重排,以灭活亲本原生质体作为融合子检出的方式。实验结果表明原生质体紫外灭活最佳条件:18W,15cm,25min.热灭活最佳条件:100℃,19 min。灭活后的原生质体放置在RAD-BIO电穿孔仪中设置脉冲电压150V,脉冲宽度100ms,个数9,间隔10s,使原生质体排列成串后静置1min,设置原生质体电穿孔条件:脉冲电压1200V,脉冲宽度为0.5ms,脉冲个数为2,脉冲间隔为5s,再生率达到1.39×10-3。经过两轮基因组重排后,获得遗传性能稳定的高产突变株R2-264,产量达17.59mg/L,比出发菌株提高了3.8倍。  4.活性抗菌物质的鉴定。在分离纯化Bacillus subtilis nja A1B2-2粗蛋白时发现另一抗菌活性物质。经HR-ESI-MS分析,获得该抗菌物质精确分子量为780.4858,查阅相关文献,推测该物质可能为AurantninB。之后通过全波长扫描获得该抗菌物质紫外吸收峰为239、279、288、306、318nm,与AurantininB的紫外吸收值较为一致,且利用MS2和MS3分析获得该物质的碎片峰和AurantininB的结构式吻合度较高,最后利用红外光谱分析,确定该该未知抑菌物质为AurantininB。
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