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尿苷既是临床药物,也是合成某些抗病毒、抗肿瘤药物的原料,在医药领域有重要的应用价值。利用枯草芽孢杆菌发酵生产尿苷,在工艺和产品质量方面,具有潜在的优势。利用基因工程遗传育种方法,对枯草芽孢杆菌尿苷合成途径进行改造,获得性状优良的工业发酵菌株,是需要解决的关键技术问题。本文以过量合成尿苷为目的,对枯草芽孢杆菌尿苷合成途径中关键酶的编码基因进行了修饰,并对基因修饰的效应进行了评价。
首先以产尿苷菌株B.subtilisTD131为出发菌,在其染色体上整合过表达了带有N120S、L135I和E52G突变的PRPP合成酶(prs基因),得到重组菌株B.subtilisTD232-3。其摇瓶发酵的尿苷产量为2.47g/L,比出发菌提高了109%。结果表明,PRPP合成酶的点突变具有抗反馈抑制效应,PRPP的胞内水平是尿苷合成的限制因素。
以B.subtilisTD232-3为出发菌,对pyr操纵子中编码氨甲酰磷酸合成酶大亚基的pyrAB进行了原位修饰,在其编码产物中引入了S948F、T977A和K993I突变,获得重组菌B.subtilisTD234-9。其摇瓶发酵的尿苷产量为6.97g/L,比出发菌提高了123%。结果表明,氨甲酰磷酸合成酶的变构调节机制是尿苷过量合成的限制因素,引入的点突变具有抗反馈抑制效应。
以B.subtilisTD234-9为出发菌,在其染色体上整合过表达了异源的嘧啶核苷酸专一性5′-核苷酸酶(sdt1基因),构建了重组菌B.subtilisTD246-2。其摇瓶发酵的尿苷产量增加了17%,达到8.16g/L,同时胞苷产量增加一倍,尿嘧啶产量减少到原先的1/10。结果表明,由UMP生成尿苷的反应也是尿苷过量合成的限制因素。
在B.subtilisTD131中,缺失尿嘧啶磷酸核糖转移酶(upp基因),对尿嘧啶的生成无显著影响。在B.subtilisTD234-9中,将缺失的胞苷脱氨酶(cdd基因)恢复为原养型,能够显著减少胞苷的积累,但对尿苷产量的提升作用不显著。
分别使用来源于噬菌体SP82、gsiB基因及cryⅢA基因的mRNA稳定子替换pyr操纵子的前导区,未能提高pyr操纵子的转录水平,反而造成细胞生长及尿苷产量的明显下降。
首先以产尿苷菌株B.subtilisTD131为出发菌,在其染色体上整合过表达了带有N120S、L135I和E52G突变的PRPP合成酶(prs基因),得到重组菌株B.subtilisTD232-3。其摇瓶发酵的尿苷产量为2.47g/L,比出发菌提高了109%。结果表明,PRPP合成酶的点突变具有抗反馈抑制效应,PRPP的胞内水平是尿苷合成的限制因素。
以B.subtilisTD232-3为出发菌,对pyr操纵子中编码氨甲酰磷酸合成酶大亚基的pyrAB进行了原位修饰,在其编码产物中引入了S948F、T977A和K993I突变,获得重组菌B.subtilisTD234-9。其摇瓶发酵的尿苷产量为6.97g/L,比出发菌提高了123%。结果表明,氨甲酰磷酸合成酶的变构调节机制是尿苷过量合成的限制因素,引入的点突变具有抗反馈抑制效应。
以B.subtilisTD234-9为出发菌,在其染色体上整合过表达了异源的嘧啶核苷酸专一性5′-核苷酸酶(sdt1基因),构建了重组菌B.subtilisTD246-2。其摇瓶发酵的尿苷产量增加了17%,达到8.16g/L,同时胞苷产量增加一倍,尿嘧啶产量减少到原先的1/10。结果表明,由UMP生成尿苷的反应也是尿苷过量合成的限制因素。
在B.subtilisTD131中,缺失尿嘧啶磷酸核糖转移酶(upp基因),对尿嘧啶的生成无显著影响。在B.subtilisTD234-9中,将缺失的胞苷脱氨酶(cdd基因)恢复为原养型,能够显著减少胞苷的积累,但对尿苷产量的提升作用不显著。
分别使用来源于噬菌体SP82、gsiB基因及cryⅢA基因的mRNA稳定子替换pyr操纵子的前导区,未能提高pyr操纵子的转录水平,反而造成细胞生长及尿苷产量的明显下降。