枯草芽孢杆菌头孢菌素C脱乙酰基酯酶在大肠杆菌中的诱导及组成型表达

本研究构建了8种诱导型质粒和16种组成型质粒,试图实现枯草芽孢杆菌头孢菌素C脱乙酰基酯酶(CAH)基因在大肠杆菌中的高效异源表达。经过筛选,最终选择带有pUC19上的起始位点、SIL_3基因、trp启动子以及间隔序列为B1的组成型表达质粒p B1-SIL_3-K为最佳表达质粒。将PB1-SIL_3-K转入Escherichia coli DH5α,重组菌在37℃发酵培养24 h,其OD值达到5.4,酶活达到了138.61 U/mL。进一步通过培养基组成、培养条件、放大过程等优化,在7 L发酵罐上,CAH最高酶活达到1 340 U/mL,为目前国内外文献报道最高水平。

大肠杆菌头孢菌素C乙酰酯酶的敲除对头孢菌素C酰化酶应用的影响

7-氨基头孢烷酸(7-ACA)是合成头孢菌素类抗生素的重要中间体,工业上通常采用头孢菌素C酰化酶一步水解头孢菌素C制备,但在该反应产物中存在一个主要杂质3-去乙酰基-7-氨基头孢烷酸(D-7-ACA),该杂质的产生是由大肠杆菌中内源基因aes编码的头孢菌素C乙酰酯酶水解头孢菌素C或7-ACA引起的。为了防止D-7-ACA的形成,获得高品质7-ACA,减少下游精制成本,采用大肠杆菌双质粒pTargetF/pCas敲除系统,设计相应的gRNA以及同源修复供体DNA,对大肠杆菌BL21(DE3)中的aes进行敲除,从而获得了Aes缺陷型菌株BL21(DE3)△aes。将携带头孢菌素C酰化酶(CPCacy)表达质粒pET30-CPCacy的重组工程菌BL21(DE3)/pET30-CPCacy和BL21(DE3)△aes/pET30-CPCacy所诱导表达的孢菌素C酰化酶细胞破碎上清液进行7-ACA的生产对比试验,结果表明,敲除菌BL21(DE3)△aes/pET30-CPCacy对头孢菌素C的转化率为98.8%而原始菌为98.5%,同时7-ACA的产率为80.7%而原始菌株为80.2%,杂质D-7-ACA的产率仅为0.1%,为原始菌的25%,这些工作为进一步生产高品质的7-ACA奠定了基础。