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利用ARTP反复诱变茂源链霉菌提高谷氨酰胺转氨酶产量

作者:清华研究院生物育种中心 发布时间:2017/11/29 浏览量:364

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本期向您推荐华东理工大学许建和教授、李春秀副教授科研团队,采用ARTP诱变育种技术处理茂源链霉菌,通过8轮ARTP诱变,获得多株高产谷氨酰胺转氨酶(TGase)高产突变株,其中突变株Sm5-V1 TGase产量达到5.85 U/mL。该研究成果于2017年发表在《Bioresources and Bioprocessing》上(题目:Enhancing transglutaminase production of Streptomyces mobaraensis by iterative mutagenesis breeding with atmospheric and room‑temperature plasma (ARTP))。


谷氨酰胺转氨酶(TG)又称为蛋白质-谷氨酸-γ-谷氨酰胺转氨酶,能够催化蛋白质分子之间或之内的交联、蛋白质和氨基酸之间的连接以及蛋白质分子内谷氨酰胺残基的水解,从而改善蛋白质的结构和功能。因此,在食品、医药等领域有广阔的应用前景。目前,应用在食品工业领域的谷氨酰胺转氨酶主要由茂源链霉菌发酵生产。鉴于食品上对基因工程菌的限制,因此用诱变的方法选育TG酶高产菌株。

 

许建和教授、李春秀副教授科研团队利用ARTP技术对茂源链霉菌ECU7480进行8轮诱变处理,共选择了501个突变株进行试管发酵筛选,研究多次反复诱变对TGase产量提升的累积效应。通过统计学分析得出结论,菌株的正突变率随着诱变次数的增加而升高,而且最佳突变株TGase的产量也随着反复诱变次数增多呈现波动性提升的趋势。最终,选育出四株高产菌株Sm5-V1, Sm6-V13,Sm2-V10, and Sm7-V12,其中Sm5-V1 TGase产量比出发菌株提升27%,达到5.85 U/mL,经过8代遗传后仍然保持稳定。充分证明ARTP作为一种新型诱变手段,是工业育种的良好工具。

 

通过实时定量PCR分析和基因测序研究得出,与出发菌株分泌的TG酶相比,高产突变株TG酶酶原的结构基因pro-smtg核苷酸序列并没有发生改变,但pro-smtg的表达水平明显提升,这可能是TG酶产量提高的原因。本研究针对目标基因序列和转录水平的分析,为进一步研究ARTP诱变产生的代谢过程的改变提供了重要的指导。


精彩内容节选如下

1、多轮ARTP诱变对TGase产量提升的累积效应分析

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2ARTP诱变后高产突变株产量分析

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3ARTP诱变后高产菌株与出发菌株转录水平的对比分析

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