Page 127 - 《精细化工》2023年第9期
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第 9 期               褚帅北,等: ARTP-DES 复合诱变结合前体耐受性选育达托霉素高产菌株                               ·1975·


                                                               达托霉素最高产量达到 512.64 mg/L;
                                                                  (2)ARTP-DES 复合诱变后,经过癸酸钠耐受
                                                               性筛选得到突变菌株,其正突变率较未经癸酸钠耐受
                                                               性筛选得到的突变菌株高约 10%,且未经过癸酸钠压
                                                               力筛选得到的突变菌株产量<90 mg/L,而经过癸酸钠
                                                               耐受性筛选得到的突变菌株中有 6 株的达托霉素产
                                                               量>90 mg/L,说明复合诱变结合癸酸钠压力筛选是
                                                               选育达托霉素高产菌株的一种有效育种手段;

                                                                  (3)在 5 L 发酵罐中分阶段补加癸酸钠溶液,
             M—DL5000 DNA marker;1—Strain AN-126;2—Strain RR-447
               图 10   菌株 AN-126 和 RR-447 的 BOX-PCR 谱图          既能保证菌体前期的正常生长,又能保证在达托霉
             Fig. 10    BOX-PCR profiles of strains AN-126 and RR-447   素合成阶段有充足的前体物质,同时还减小了发酵
                                                               后期菌株受癸酸钠毒性的影响,是一种有效的前体
            2.10   高产菌株 RR-447 分批发酵
                                                               物补加方法;
                 为进一步考察高产菌株 RR-447 的工业发酵性
                                                                  (4)ARTP-DES 复合诱变结合癸酸钠耐受性筛
            能,按照 1.2.13 节实验条件,在 5 L 发酵罐中进行
                                                               选虽然可以有效选育达托霉素高产菌株,但诱变过程
            分批发酵,发酵结果如图 11 所示。                                 中仍然存在突变随机性问题。后期可通过比较转录组

                                                               学技术来对比高产菌株与原始菌株在基因表达量上
                                                               的差异,寻找与高产达托霉素有关的关键性基因,从
                                                               而为未来通过基因工程手段定向改造菌株奠定基础。

                                                               参考文献:

                                                               [1]   OSORIO C, GARZON L, JAIMES  D,  et al. Impact on antibiotic
                                                                   resistance, therapeutic success, and control  of side effects in
                                                                   therapeutic drug  monitoring (TDM) of  daptomycin: A scoping
                                                                   review[J]. Antibiotics, 2021, 10(3): 263.
                                                               [2]   LIAO G J, SHI T Y, XIE J P. Regulation mechanisms underlying the
                图 11   菌株 RR-447 在 5 L 发酵罐中的发酵过程                   biosynthesis of daptomycin  and related lipopeptides[J]. Journal of
            Fig. 11    Fermentation process of strain RR-447 in 5 L   Cellular Biochemistry, 2012, 113(3): 735-741.
                    fermenter                                  [3]   TÓTOLI  E G, GARG S, SALGADO H  R N. Daptomycin:
                                                                   Physicochemical, analytical, and  pharmacological  properties[J].
                 由图 11 可知,在发酵前 30 h,罐内未补加癸酸                        Therapeutic Drug Monitoring, 2015, 37(6): 699-710.
                                                               [4]   MATSUO T, MORI N, SAKURAI A,  et al. Effectiveness of
            钠溶液,碳源、氮源消耗迅速,菌体生长旺盛。在                                 daptomycin against infective endocarditis caused by highly penicillin-
            发酵 30~72 h 内,每隔 6 h 补加 25 mL 癸酸钠溶液,                    resistant viridans group streptococci[J]. IDCases, 2021, 24: e01113.
                                                               [5]   JUNG D,  ROZEK A, OKON M,  et al. Structural transitions as
            在癸酸钠的作用下,菌体生长受到抑制,生长速率                                 determinants of  the action of  the calcium-dependent  antibiotic
            逐渐变缓。发酵 60 h,生物量(干重)达到最大值,                             daptomycin[J]. Chemistry & Biology, 2004, 11(7): 949-957.
                                                               [6]   LIU W T,  CHEN  E Z, YANG L,  et al. Emerging  resistance
            罐内营养物质消耗殆尽,菌体开始进行次生代谢,
                                                                   mechanisms for 4 types of common anti-MRSA antibiotics in
            达托霉素产生速率逐渐增高。发酵 72 h 后,为减小                             Staphylococcus aureus: A comprehensive review[J]. Microbial
            癸酸钠对罐内菌体的毒性,改为每隔 12 h 补加 25                            Pathogenesis, 2021, 156: 104915.
                                                               [7]   NG I S, YE  C  M, ZHANG Z X,  et al. Daptomycin antibiotic
            mL 癸酸钠溶液,既保证了罐内有足够的达托霉素前                               production processes in fed-batch fermentation by  Streptomyces
            体物质,又减小了癸酸钠对菌体生长的影响。发酵                                 roseosporus NRRL11379 with precursor effect and  medium
                                                                   optimization[J]. Bioprocess and Biosystems Engineering, 2014,
            114 h 后,罐内菌体开始自溶,氨氮含量逐渐增高,                             37(3): 415-423.
            达托霉素产生速率降低,发酵进入最后阶段。发酵                             [8]   ZUTTION F, COLOM A, MATILE S, et al. High-speed atomic force
                                                                   microscopy highlights new molecular  mechanism of daptomycin
            132 h,达托霉素产量达到最大值,为 512.64 mg/L。                       action[J]. Nature Communications, 2020, 11(1): 6312.
                                                               [9]   LU W  Y (卢文玉), WEN J P (闻建平), FAN J H (范晶华),  et al.
            3   结论                                                 Screening  of  high daptomycin-producing strain  by He-Ne laser
                                                                   irradiation and streptomycin resistance  method[J]. Microbiology
                                                                   China (微生物学通报), 2006, (3): 114-117.
                (1)通过 ARTP-DES 复合诱变结合癸酸钠耐受                     [10]  GAO F X (高芳霞), YU Y Q (俞岩青), WANG K R (王昆蓉), et al.
            性筛选,选育出一株遗传稳定的达托霉素高产菌株                                 Breeding of high  daptomycin-producing strain  by ARTP and UV
                                                                   mutagenesis[J]. Chinese Journal of Antibiotics (中国抗生素杂志),
            RR-447,摇瓶产量为(101.41±0.37) mg/L,是出发菌
                                                                   2016, 41(6): 425-428.
            株的 2.44 倍。在 5 L 发酵罐中流加前体物质癸酸钠,                                                   (下转第 2002 页)
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