Ecoli发酵生产酪氨酸酚裂解酶的控制策略.pdf

第 7 卷第 5 期 过 程 工 程 学 报 Vol.7 No.5 2007 年 10 月 The Chinese Journal of Process Engineering Oct. 2007 E.coli M15 (pQTPL)高效发酵生产酪氨酸酚裂解酶的控制策略 1 1 1 1,2 时 优 , 刘立明 , 段作营 , 李华钟 (1. 江南大学工业生物技术教育部重点实验室，江苏 无锡 214122 ；2. 江南大学医学院，江苏 无锡 214122) 摘 要：在摇瓶和 4 L 发酵罐上研究了营养和环境条件对重组菌 E . coli M15 (pQTPL)分批发酵生产酪氨酸酚裂解酶 (TPL) 的影响. 在培养基中添加 20 g/L 葡萄糖和 1.0 g/L 玉米浆使 TPL 酶活提高到 63.1 U/g(干重). 在此基础上，维持 发酵液中溶氧水平为 30%，可使菌体浓度在 8 h 达到 4.78 g/L ，酶活为 54.6 U/g，比对照组(不控制溶氧)分别提高了 21% 和 31.6%. 采用溶氧反馈调节−限制性补料策略，可使菌体浓度提高到 31.5 g/L. 采用两阶段温度和 pH 控制策略，在 发酵前 8 h 控制 pH 7.0 、温度 37 ℃，8 h 至发酵结束之间控制 pH 为 8.0、温度为 30 ℃，可使重组菌的TPL 酶活达到 154.4 U/g，并使 TPL 在细胞中过量表达，实现了高菌体浓度和高 TPL 酶活的统一. 关键词：E . coli M15 (pQTPL) ；酪氨酸酚裂解酶；高效生产 中图分类号：Q925 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2007)05−0999−05 1 前 言 M15 (pQTPL)高效生产 TPL 的控制模式，实现了高菌体 左旋多巴(3,4-Dihydroxyphenyl-L-alanine, L-DOPA) 浓度和高 TPL 酶活的相对统一. 是生物体内一种重要的生物活性物质，它是从 L-酪氨酸 2 材料与方法 到儿茶酚或黑色素的生化代谢途径过程中的重要中间 产物，目前仍是治疗帕金森氏病(Parkinson′s disease)的 2.1 菌种与试剂 首选药物[1,2]. 据报道，目前全世界年产量约 300 t，随着 菌种 E . coli M15(pQTPL) 由本研究室构建和保藏. 全球老龄化人口的增加，L-DOPA 的需求量将会日益增 化学试剂：磷酸吡哆醛、乳酸脱氢酶均为 Sigma 大. L-DOPA 主要由微生物酶法合成，即以邻苯二酚、 公司产品，NADH 为 Amresco 公司产品，氨苄青霉素为 丙酮酸和氨为底物，磷酸吡哆醛(Pyridoxal Phosphate, 华美生物工程公司产品，其他试剂均为国产分析纯. PLP)为辅酶，在酪氨酸酚裂解酶(Tyrosine Phenol Lyase, 2.2 培养基 TPL, E.C. 4.1.99.2) 的作用下催化合成[3,4]. 作为合成 种子培养基(g/L) ：蛋白胨 10，酵母粉 5，NaCl 10 ， L-DOPA 的关键酶，TPL 的氨基酸组成、酶学性质、酶 氨苄青霉素(Amp) 100 µg/mL, pH 7.0. 的立体结构及其编码基因序列已有较深入的研究[5,6].