探討不同藍藻蛋白合成酶與表現宿主對於藍藻蛋白產量或組成分的 影響
學生姓名:
黃培騏
指導教授:
方翠筠
學期:
112上
摘 要:
藍藻蛋白合成酶 1 (CphA1) 可產生藍藻蛋白(cyanophycin) ，也稱為藍藻蛋 白基粒肽(cyanophycin grana peptide, CGP），主要是由聚-L-天冬胺酸(asparticacid) 主鏈及 L-精胺酸(arginine)側基所組成，是一種生物聚合物，提高 CGP 產量或生產具有替代胺基酸的 CGP，有利於 CGP 的應用。本次研究目的為探討不同 CphA1 與表現宿主對於 CGP 產量或組成分的影響。來自不同細菌的 CphA1酶 在大腸桿菌中表現時， Tatumella morbirosei CphA1 (TmCphA1) 酵素產量特別高， CGP 產量也最高。表現 TmCphA1 的大腸桿菌每公升培養物可生產 1.9 克CGP( 其中 1.8 克為不溶性 ) 。為了擴展 CGP 的應用，藉由谷胺酸棒桿 菌 (Corynebacterium glutamicum)突變體(具有經變異之胺基酸生合成途徑) 生產具有高含量替代胺基酸的 CGP; DM1729 突變體生產的 CGP，賴胺酸(lysine)含量高達 33.5 mol%; 而ORN2(Pgdh4)突變體，鳥胺酸(ornithine)含量高達 12.6 mol%。CphADh 只生產可溶性 CGP，但 CphA6308Δ1 或 CphA6308Δ1_C595S 可生產可溶性及不溶性 CGP。可表現 CphADh 的谷胺酸棒桿菌，CGP 含量可達細胞乾重的36%，每公升培養物可生產 6 克可溶性 CGP。直接從尿液中回收氮的技術常局限於尿液過高的氮磷摩爾比 (N:P=30–46:1)，而尿液的高氮濃度也會抑制微生物生長。藍綠菌(cyanobacteria)集胞藻屬 Synechocystis sp.將尿素作為唯一氮源時，沒有生長
抑制，缺磷可導致 CGP 累積。將培養物以 N:P 為174:1 的新鮮培養基稀釋會導致快速且短暫的 CGP 累積量高達 11%，之後 CGP 迅速下降至 3%。綜上所述，不同CphA1 與表現宿主可影響 CGP 產量或其胺基酸組成分，谷胺酸棒桿菌突變體則可生產高含量替代胺基酸的 CGP，可表現 CphADh 的谷胺酸棒桿菌可生產最多可溶性 CGP; 而可表現 TmCphA1 的大腸桿菌則可生產最多不溶性 CGP，Synechocystissp.則可以尿素為氮源生產 CGP，雖產量較低但可應用於從尿液中回收氮。
抑制，缺磷可導致 CGP 累積。將培養物以 N:P 為174:1 的新鮮培養基稀釋會導致快速且短暫的 CGP 累積量高達 11%，之後 CGP 迅速下降至 3%。綜上所述，不同CphA1 與表現宿主可影響 CGP 產量或其胺基酸組成分，谷胺酸棒桿菌突變體則可生產高含量替代胺基酸的 CGP，可表現 CphADh 的谷胺酸棒桿菌可生產最多可溶性 CGP; 而可表現 TmCphA1 的大腸桿菌則可生產最多不溶性 CGP，Synechocystissp.則可以尿素為氮源生產 CGP，雖產量較低但可應用於從尿液中回收氮。
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