通过三层混合随机突变技术产生的铜绿假单胞菌突变体过量产生了糖脂肽生物两亲分子

《BMC Microbiology》：Overproduction of glycolipopeptide bio-amphiphile by Pseudomonas aeruginosa mutant generated through three-tier cocktail random mutagenesis

　　

摘要

通过结合大气压等离子体、室温等离子体、伽马射线以及N-甲基-N’-硝基-N-硝基胍（N-Methyl-N’-Nitro-N-Nitrosoguanidine）的随机诱变技术，成功诱导了铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）IKW1菌株（GenBank登录号：PV664482.1）中糖脂肽的过量生产。辅助生长实验表明，在该过量生产的突变体Thr^-Ile^-PGN4中，天冬氨酸代谢途径中的苏氨酸和异亮氨酸分支发生了未修复的代谢阻塞。糖脂肽的过量生产与尿素酶活性的增加、细胞内Ni^2+浓度的升高以及组氨酸生物合成的上调显著相关。通过在改良的优化培养基中采用5升生物反应器进行批量发酵，该技术的可扩展性得到了提升，体积氧传递系数（kLa）提高了1.24倍，氧气吸收速率（OUR）达到18.6 mmol O2 gDCW^-1 h^-1，从而使糖脂肽的产量提高了3.86倍。定期进行的生化分析和薄层色谱分析显示，糖脂肽在营养相阶段被合成，其表面张力（SFT）和界面张力（IFT）分别降低至29.74 dynes cm^-1和2.22 dynes cm^-1。随后发生的特异性肽化反应进一步将SFT和IFT分别降低至24.41 dynes cm^-1和0.87 dynes cm^-1。儿茶酚1,2-双加氧酶（catechol 1,2-dioxygenase）对糖脂肽的催化作用优于商业表面活性剂，使得铜绿假单胞菌ATCC 49,182菌株对原油的降解速率常数分别为：使用糖脂肽时为0.115 d^-1，使用二糖脂时为0.087 d^-1，使用surfactin时为0.096 d^-1，而不使用表面活性剂时为0.065 d^-1。该技术被认为适用于实现可持续的糖脂肽生产，从而有效修复受原油污染的生态系统。