基于在线拉曼光谱技术的策略，用于高效在大肠杆菌中生产DNA重组酶UvsX

《ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY》：Online Raman spectroscopy-guided strategy for efficient production of DNA recombinase UvsX in Escherichia coli

　　

摘要

重组酶聚合酶扩增（RPA）技术的快速发展推动了对UvsX的需求不断增加，UvsX是该技术中关键的DNA重组酶。在大肠杆菌中进行生物反应器培养生产UvsX时，生物量和底物是影响其高效表达的关键因素。然而，这些参数的实时监测技术尚未成熟，导致过程控制延迟，阻碍了稳定高产量的生产和精确的过程优化。本研究利用在线拉曼光谱仪，通过偏最小二乘法（PLS）开发了关键过程参数的同步定量预测模型。稳健的多变量回归模型显示，预测值与测量值之间存在强相关性：生物量（R²?=?0.994）、葡萄糖（R²?=?0.979）、UvsX（R²?=?0.989）和总产物（R²?=?0.983）。基于这些预测模型，研究实现了关键发酵参数的在线监测和反馈控制，成功将UvsX和总产物的浓度提高到8.23 g/L和9.17 g/L，分别比传统策略提高了33.17%和27.54%。通过将拉曼光谱技术作为简单快速的工艺监测和优化工具，本研究显著提高了UvsX的浓度和生产效率，为复杂重组蛋白的放大生产和质量控制提供了可靠的技术支持。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。

重组酶聚合酶扩增（RPA）技术的快速发展推动了对UvsX的需求不断增加，UvsX是该技术中关键的DNA重组酶。在大肠杆菌中进行生物反应器培养生产UvsX时，生物量和底物是影响其高效表达的关键因素。然而，这些参数的实时监测技术尚未成熟，导致过程控制延迟，阻碍了稳定高产量的生产和精确的过程优化。本研究利用在线拉曼光谱仪，通过偏最小二乘法（PLS）开发了关键过程参数的同步定量预测模型。稳健的多变量回归模型显示，预测值与测量值之间存在强相关性：生物量（R²?=?0.994）、葡萄糖（R²?=?0.979）、UvsX（R²?=?0.989）和总产物（R²?=?0.983）。基于这些预测模型，研究实现了关键发酵参数的在线监测和反馈控制，成功将UvsX和总产物的浓度提高到8.23 g/L和9.17 g/L，分别比传统策略提高了33.17%和27.54%。通过将拉曼光谱技术作为简单快速的工艺监测和优化工具，本研究显著提高了UvsX的浓度和生产效率，为复杂重组蛋白的放大生产和质量控制提供了可靠的技术支持。

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