本期為您推薦福建師范大學(xué)黃建忠教授研究團(tuán)隊發(fā)表在《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》上的一篇文章：Adaptive evolutionary strategy coupled with an optimized biosynthesis process for the efficient production of pyrroloquinoline quinone from methanol. 該研究通過整合ARTP誘變、適應(yīng)性實驗室進(jìn)化和高通量篩選策略，獲得了一株高產(chǎn)吡咯喹啉醌的Hyphomicrobium denitrifcans FJNU-A26突變株，PQQ的濃度比原始菌株增加148%[1]。
吡咯喹啉醌（PQQ）是細(xì)菌脫氫酶的輔助因子，與線粒體形成、繁殖、生長和衰老等有關(guān)，由于其化學(xué)合成成本極高，微生物合成產(chǎn)率低，因此篩選有效菌株和開發(fā)動態(tài)發(fā)酵策略以提高PQQ的產(chǎn)量是滿足大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)要求的重要舉措。已開發(fā)了多種發(fā)酵策略及隨機(jī)誘變方法來提高各種甲醇利用細(xì)菌的PQQ產(chǎn)量，其中，常壓室溫等離子體誘變技術(shù)（ARTP）是一種新開發(fā)的全細(xì)胞物理誘變技術(shù)，其特征是比紫外線輻射或化學(xué)誘變劑具有更高的突變率，特別是對于具有復(fù)雜代謝途徑的生物。
本研究通過整合ARTP誘變、適應(yīng)性實驗室進(jìn)化和高通量篩選策略，獲得了一株高產(chǎn)PQQ的突變株，即脫氮絲狀菌FJNU-A26。隨后使用單因素試驗和響應(yīng)面法對發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，使PQQ濃度從1.02g/L提高到1.37 g/L。qRT-PCR的轉(zhuǎn)錄分析表明，突變體內(nèi)參與PQQ生物合成的基因的表達(dá)顯著上調(diào)。此外，引入了一種新型的兩階段pH控制策略，以解決pH值對細(xì)胞生長和PQQ產(chǎn)生的抑制問題。與原始菌株相比，此組合策略能使PQQ的濃度增加148%，在5 L發(fā)酵罐中進(jìn)行144 h的分批補(bǔ)料發(fā)酵后，PQQ濃度達(dá)到1.52g/L，產(chǎn)量為40.3 mg/g DCW。突變株FJNU-A26是工業(yè)生產(chǎn)PQQ的一個有效備用菌株，并且該集成策略的應(yīng)用較易擴(kuò)展至其他微生物中，以大規(guī)模生產(chǎn)PQQ。
[1] Ren, Y., Yang, X., Ding, L. et al. Adaptive evolutionary strategy coupled with an optimized biosynthesis process for the efficient production of pyrroloquinoline quinone from methanol. Biotechnol Biofuels 16, 11 (2023). 論文鏈接: https://doi.org/10.1186/s13068-023-02261-y
本期為您推薦福建師范大學(xué)黃建忠教授研究團(tuán)隊發(fā)表在《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》上的一篇文章：Adaptive evolutionary strategy coupled with an optimized biosynthesis process for the efficient production of pyrroloquinoline quinone from methanol. 該研究通過整合ARTP誘變、適應(yīng)性實驗室進(jìn)化和高通量篩選策略，獲得了一株高產(chǎn)吡咯喹啉醌的Hyphomicrobium denitrifcans FJNU-A26突變株，PQQ的濃度比原始菌株增加148%[1]。
吡咯喹啉醌（PQQ）是細(xì)菌脫氫酶的輔助因子，與線粒體形成、繁殖、生長和衰老等有關(guān)，由于其化學(xué)合成成本極高，微生物合成產(chǎn)率低，因此篩選有效菌株和開發(fā)動態(tài)發(fā)酵策略以提高PQQ的產(chǎn)量是滿足大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)要求的重要舉措。已開發(fā)了多種發(fā)酵策略及隨機(jī)誘變方法來提高各種甲醇利用細(xì)菌的PQQ產(chǎn)量，其中，常壓室溫等離子體誘變技術(shù)（ARTP）是一種新開發(fā)的全細(xì)胞物理誘變技術(shù)，其特征是比紫外線輻射或化學(xué)誘變劑具有更高的突變率，特別是對于具有復(fù)雜代謝途徑的生物。
本研究通過整合ARTP誘變、適應(yīng)性實驗室進(jìn)化和高通量篩選策略，獲得了一株高產(chǎn)PQQ的突變株，即脫氮絲狀菌FJNU-A26。隨后使用單因素試驗和響應(yīng)面法對發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，使PQQ濃度從1.02g/L提高到1.37 g/L。qRT-PCR的轉(zhuǎn)錄分析表明，突變體內(nèi)參與PQQ生物合成的基因的表達(dá)顯著上調(diào)。此外，引入了一種新型的兩階段pH控制策略，以解決pH值對細(xì)胞生長和PQQ產(chǎn)生的抑制問題。與原始菌株相比，此組合策略能使PQQ的濃度增加148%，在5 L發(fā)酵罐中進(jìn)行144 h的分批補(bǔ)料發(fā)酵后，PQQ濃度達(dá)到1.52g/L，產(chǎn)量為40.3 mg/g DCW。突變株FJNU-A26是工業(yè)生產(chǎn)PQQ的一個有效備用菌株，并且該集成策略的應(yīng)用較易擴(kuò)展至其他微生物中，以大規(guī)模生產(chǎn)PQQ。
[1] Ren, Y., Yang, X., Ding, L. et al. Adaptive evolutionary strategy coupled with an optimized biosynthesis process for the efficient production of pyrroloquinoline quinone from methanol. Biotechnol Biofuels 16, 11 (2023). 論文鏈接: https://doi.org/10.1186/s13068-023-02261-y
