通过三级混合随机突变技术产生的铜绿假单胞菌突变体过度产生了糖脂肽生物两亲体

《BMC Microbiology》：Overproduction of glycolipopeptide bio-amphiphile by Pseudomonas aeruginosa mutant generated through three-tier cocktail random mutagenesis

随机诱变联合γ射线及N-甲基-N'-亚硝基-N-亚硝胍处理增强铜绿假单胞菌IKW1产甘油脂肽能力，代谢途径受阻导致苏氨酸异亮氨酸分支阻断。5升生物反应器优化发酵后溶氧系数提升24%，甘油脂肽产量增长3.86倍。该产物表面张力降至24.41 dyn/cm，原油降解速率常数0.115 d?1，优于商业表面活性剂。该技术适用于原油污染生态系统生物修复。

　　

摘要

本研究采用了一种强大的三重随机突变技术，结合了大气压和室温等离子体、伽马射线以及N-甲基-N’-硝基-N-硝基胍（N-Methyl-N’-Nitro-N-Nitrosoguanidine）处理方法，以诱导铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）IKW1菌株（GenBank登录号：PV664482.1）产生过多的糖脂肽。生理活性分析表明，在该突变菌株Thr^-Ile^-PGN4中，天冬氨酸代谢途径中的苏氨酸和异亮氨酸分支发生了未修复的代谢阻塞。糖脂肽的过量产生与尿素酶活性的增加、Ni^2+的吸收、胞质中Ni^2+的富集以及组氨酸生物合成的上调显著相关。通过在5升生物反应器中使用改良的优化培养基进行批量发酵，体积氧转移系数（kLa）提高了1.24倍，氧气吸收速率（OUR）达到18.6 mmol O2 gDCW^-1 h^-1，从而使糖脂肽的产量提高了3.86倍。定期进行的生化分析和薄层色谱分析显示，该糖脂肽是一种具有表面活性的物质，其表面张力（SFT）和界面张力（IFT）分别降至29.74 dynes cm^-1和2.22 dynes cm^-1。随后发生的特异性肽化反应进一步将SFT和IFT降至24.41 dynes cm^-1和0.87 dynes cm^-1。儿茶酚1,2-双加氧酶（catechol 1,2-dioxygenase）的优异催化作用促进了铜绿假单胞菌ATCC 49,182菌株对原油的降解，其降解速率常数分别为：使用糖脂肽时为0.115 d^-1，使用双-rhamnolipid时为0.087 d^-1，使用surfactin时为0.096 d^-1，而不使用表面活性剂时为0.065 d^-1。该技术被认为适用于可持续生产糖脂肽，有助于有效修复受原油污染的生态系统。