重組大腸桿菌高密度發(fā)酵表達類人膠原蛋白過程代謝通量分析及優(yōu)化.pdf

1、本研究考察了Escherichia coli BL 21菌株生產(chǎn)類人膠原蛋白的培養(yǎng)過程。通過代謝流分析的手段，討論了不同生長時期，不同比生長速率下代謝流分布的狀況以及能量和還原力的產(chǎn)生和分布狀況，確定了誘導前和誘導后最適合細胞生長和產(chǎn)物表達的培養(yǎng)條件，結果表明： 1．在誘導前的補料培養(yǎng)階段，比生長速率為0.16 h<'-1>時，紐胞進入PP途徑(R<,1>)的通量最高，用于細胞合成的通量也最大。同時當細胞比生長速率由0.16 h

2、<,-1>增到0.25 h<,1>時，異檸檬酸生成(R<,14>)的通量只增加了0.87％和1.04％；而乙酸生成途徑(OA)的通量卻增長了110％和25％，可以認為是控制碳流進入TCA循環(huán)的檸檬酸合成酶在比生長速率為0.16 h<,-1>時就已經(jīng)接近于飽和狀態(tài)。從而確定誘導前較小的比生長速率有利于細胞的生長。 2．當升溫誘導后，比生長速率為0.05 h<,-1>時，流向PP途徑的通量最高，且在此種培養(yǎng)條件下，無論是流向細胞合成

3、或是目標產(chǎn)物的前體通量都是最大。另外，當比生長速率由0.05調(diào)整到0.07 h<,-1>時，從乙酰輔酶A流向異檸檬酸的通量只增大了7％，而從乙酰輔酶A流向乙酸的通量增加了29％，由此可以說明當比生長速率達到0.05 h<,-1>后檸檬酸合成酶就基本上達到了飽和狀態(tài)。這就進一步證明了μ=0.05 h<,-1>在4種條件下最有利于細胞和目標產(chǎn)物的合成。 3．誘導前，用于細胞合成的 ATP 消耗速率在3種培養(yǎng)條件下遠遠低于m<,ATP

4、>，這說明隨著比生長速率的增加，細胞將合成的大量ATP用于維持代謝等，但ATP產(chǎn)生速率的增加對細胞合成的貢獻卻不大。 4．誘導后隨著補糖速率和比生長速率的增加，用于生長無關的ATP消耗速率依次增加，m<,ATP>從μ=0.02 h<'-1>到，μ=0.04h<'-1>增加了21.3％；而從,μ=0.04 h<'-1>到，μ=0.05h<'-1>增加了9.6％；最后從μ=0.05 h<'-1>到μ=0.07 h<-1>增加了37.