Enhancement of cyclosporin production in a Tolypocladium inflatum strain after epichlorohydrin treatment
- 作者
- S.N. Agathos, R. Parekh
- 单位
- Department of Chemical and Biochemical Engineering, Rutgers University, and Waksman Institute of Microbiology, Rutgers University, Piscataway, New Jersey, U.S.A.; Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, University of Toronto, Canada
- 杂志
- Journal of Biotechnology（1990）
- DOI
- 10.1016/0168-1656(90)90132-u
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
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解决的核心问题
环孢素A的工业生产菌株Tolypocladium inflatum缺乏遗传改良研究，产量和持续生产能力有待提高。
研究策略
采用化学诱变剂环氧氯丙烷处理Tolypocladium inflatum分生孢子，筛选高产环孢素突变株M6，并对其形态、生长和次级代谢特性进行表征。
研究路线图
核心内容
该研究以环孢素工业生产菌株Tolypocladium inflatum为对象，针对其缺乏遗传改良、产量受限的问题，采用化学诱变剂环氧氯丙烷处理分生孢子，筛选获得高产突变株M6。用0.15M环氧氯丙烷处理孢子150分钟后分离出M6，其在琼脂培养基中环孢素A产量达318 mg/L，远高于野生型的40 mg/L；在含3%麦芽糖的液态SSM培养基中，M6最高产环孢素A 140 mg/L、环孢素C 68 mg/L，而野生型仅产环孢素A 41.2 mg/L。M6的比产物产量为13.2 mg/g（野生型为5.0 mg/g），平均体积生产力为0.48 mg/L/h（野生型为0.17 mg/L/h），且该生产力可稳定持续13天。两菌株比生长速率相近（0.019 vs 0.018 h⁻¹），表明产量提升并非源于生长加快，而是次级代谢效率的增强。发酵第8天补加麦芽糖后，第16天环孢素A产量进一步升至537.5 mg/L。该结果表明M6兼具高产与长时间持续生产能力，结合补料策略可显著提升环孢素发酵效率，为工业菌株改良提供了可行途径。
创新点
['首次报道通过化学诱变剂环氧氯丙烷处理获得高产环孢素的Tolypocladium inflatum菌株M6', 'M6菌株具有显著提高的环孢素产量和长达13天的持续生产能力', '揭示了M6菌株在二次代谢中营养期与生产期明显分离的动力学特征']
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Tolypocladium inflatum (野生型ATCC 34921及诱变株M6) | 环孢素生物合成 | — | — | 催化 | M6经环氧氯丙烷诱变后环孢素A和C的合成能力显著提高，且生产周期更长 |
关键发现
- 用0.15M环氧氯丙烷处理分生孢子150分钟后分离得到菌株M6
- M6在琼脂培养基中环孢素A产量达318 mg/L（野生型为40 mg/L）
- 在含3%麦芽糖的液态SSM培养基中，M6最高产量为140 mg/L环孢素A和68 mg/L环孢素C，而野生型仅产41.2 mg/L环孢素A
- M6的比产物产量为13.2 mg/g（野生型为5.0 mg/g），平均体积生产力为0.48 mg/L/h（野生型为0.17 mg/L/h），且该生产力持续13天
- M6与野生型比生长速率相近（0.019 vs 0.018 h^-1）
- 在发酵第8天补加麦芽糖后，第16天环孢素A产量达537.5 mg/L。
研究结论
菌株M6不仅环孢素产量比亲本高数倍，而且能长时间维持较高的生产速率，具有用于优化环孢素发酵工艺的潜力，可通过补料策略进一步提高产量。