地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）发酵合成杆菌肽过程中存在的氧化胁迫影响了杆菌肽的合成效率。添加0.2%抗坏血酸和0.4%半胱氨酸使杆菌肽效价在摇瓶水平分别比对照提高了20.7%和29.4%。另外，胞内过氧化氢酶活比对照分别降低了68.3%和43.8%。半胱氨酸合成加强工程菌株在10 L罐发酵过程中，峰值生物量（84×109 CFU/mL，26 h）比出发菌株提高了9.0%，杆菌肽效价（1 090 U/mL，32 h）也提高了13.5%。Cys含量（213.3 mg/L，24 h）和过氧化氢酶活力（14～32 h）分别比对照提高了约60%和降低了15%～40%。说明Cys作为前体氨基酸参与杆菌肽合成与参与氧化自由基清除之间存在竞争关系，工程菌株通过增强Cys合成更好地满足了细胞对两者的生理需求，维持了细胞活性、促进了杆菌肽合成效率。
Abstract
The oxidative stress, existing in the fermentation process of Bacillus licheniformis for bacitracin production, affected the bacitracin synthesis efficiency. The addition of VC 0.2% and cysteine (Cys) 0.4% in shake flask fermentation promoted bacitracin production by 20.7% and 29.4%, respectively. Moreover, the intracellular catalase activity was 68.3% and 43.8% lower than the control, respectively. During the fermentation process of B. licheniformis CY in a 10 L bioreactor, the maximum biomass and bacitracin production was 84×109 CFU/ml at 26 h and 1 090 U/ml at 32 h, which was 9.0% and 13.5% higher than that of strain LC, respectively. Meanwhile, the Cys content was 213.3 mg/L at 24 h, which was 60% higher than that of strain LC; the catalase activity was 15%-40% lower than that of strain LC at 14-32 h. The results suggested that a competitive relationship existed between Cys as a precursor amino acid to participate in bacitracin synthesis and to participate in the oxidative stress response in cells. The genetic engineering strain CY fulfilled the physiological demands mentioned above better by enhancing the synthesis efficiency of Cys, which maintained cell vitality and facilitated bacitracin biosynthesis efficiency.
关键词
地衣芽孢杆菌 /
杆菌肽 /
抗坏血酸 /
半胱氨酸 /
过氧化氢酶
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Key words
Bacillus licheniformis /
bacitracin /
ascorbic acid /
cysteine /
catalase
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参考文献
[1] 邓 坤，冀志霞，陈守文. 溶氧对地衣芽胞杆菌DW2合成杆菌肽的影响[J]. 中国抗生素杂志，2009，34（11）：664-669.
[2] KABISCH J, PRATZKA I, MEYER H, et al. Metabolic engineering of Bacillus subtilis, for growth on overflow metabolites[J]. Microbial Cell Fact, 2013, 12(1): 1-10.
[3] 曾新年，鲍帅帅，李洪杰，等. 双氧水对地衣芽胞杆菌合成杆菌肽的影响[J]. 中国酿造，2013，32（3）：94-97.
[4] 段菁菁，刘立明，华兆哲，等. 氧化胁迫对Alkalibacterium sp. F26防御酶和辅因子的影响[J]. 微生物学通报，2008，35（9）：1385-1392.
[5] VOIGT B, SCHWEDER T, BECHER D, et al. A proteomic view of cell physiology of Bacillus licheniformis[J]. Proteomics, 2004, 4(5):1465- 1490.
[6] 宋道军，李 红，余增亮. N~+离子注入对不同辐射敏感性微生物超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性的影响[J]. 生物物理学报，1998，14（2）：325-330.
[7] 赵素娟. 活性氧在酿酒酵母乙醇胁迫中的作用[D]. 郑州：河南工业大学，2012.
[8] 何桂珍. 游离氨基酸和脂肪酸分析的应用[J]. 国际检验医学杂志，2001， 22（3）：162-163.
[9] 鲍帅帅，张 默，王新平，等. 谷氨酸对地衣芽孢杆菌产杆菌肽的影响[J]. 中国酿造，2014，33（3）：49-51.
[10] 王 会，郭 立，谢文磊. 抗氧化剂抗氧化活性的测定方法（一）[J]. 食品与发酵工业，2006，32（3）：98-102.
[11] 林 纲. 杆菌肽发酵过程中氨基酸等成分的测定方法研究和应用[D]. 上海：上海医药工业研究院，2006.
[12] WANG Z, WANG Y, XIE F, et al. Improvement of acetoin reductase activity enhances bacitracin production by Bacillus licheniformis[J]. Process Biochem, 2014, 49(12): 2039-2043.
[13] 王 勇. 地衣芽胞杆菌发酵合成杆菌肽优化研究[D]. 武汉：湖北工业大学，2015.
[14] 王镜岩. 生物化学. 上册[M]. 北京：高等教育出版社，2002：42-46.
[15] 王文君. VC和VE的抗氧化和免疫功能[J]. 饲料工业，2000（12）：14-15.
[16] 刘建忠，刘 杰，翁丽萍，等. 巯基乙酸对过氧化氢酶的激活及其机制研究[J]. 中山大学学报：自然科学版，2001，40（6）：39-41.
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脚注
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基金
湖北大学绿康生物工程研究所开放课题（2015LBIHU603）
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