微生物发酵生产辅酶Q10的研究进展[1](2)

微生物发酵生产辅酶Q10的研究进展[1]

(’ 袁静等：微生物发酵生产辅酶%!&的研究进展

如营养缺陷型突变株和抗结构类似物双重突变株，

［’］

表!"微生物菌体中#$%!&的含量

以大大提高目的产物产量。

+)+)+"构建基因工程菌株

利用分子生物学技术找到#$%!&生产菌株的关键酶基因，通过重组HIJ技术将该基因引入生产菌株，使关键酶基因拷贝数增加并高效表达，从而增强合成#$%!&的能力，这是构建#$%!&发酵重组菌株的基本路线。

不同生物细胞内#$%生物合成的限速步骤均为对羟基苯甲酸聚异戊二烯焦磷酸转移酶催化的对羟基苯甲酸与聚异戊二烯的缩合反应。对于该酶的

［-］研究发现，该类型酶对底物有相对宽广的专一性。

菌""名

荚膜红细菌!"#$%&’($)’&浑球红细菌!"&%*$+,-./+&嗜硫小红卵菌!"&’(0./-%*.(’&沼泽红假单胞菌!%"%$(’&),.&深红红螺菌!%",’1,’2

铜绿假单胞菌3&+’/-2-4$&$+,’5.4-&$

掷孢酵母6%-,-1-(-27#+&,-&+’&新生隐球菌8,7%)-#-##’&4+-0-,2$4&

黑粉菌9&).($5-:+$

"$"!.$/01干细胞

#$%种类#$%产量$

#$%!&()*#$%!&()*#$%!&#$%!&#$%!&#$%!&#$%!&#$%!&#$%!&

’)+’)(,)*&),-&)(!&)+-&)+&

从上表可以看出，光合细菌（以下简称234）菌体中#$%!&的含量普遍较高。在分类地位上，234属于原核生物界细菌门真细菌纲红螺菌目，该目分为红螺菌和绿硫菌亚目，前者分为红硫菌科和红螺菌!"&%*$+,-./+&等属红螺菌科，因此科。!"#$%&’($)’&、

红螺菌科细菌是产#$%!&菌种理想选择之一。+)+"对菌种的遗传改造

野生型菌株的#$%!&生产能力是不能满足生产需要的，可以利用常规诱变及基因工程技术对其进行遗传改造。

+)+)!"#$%!&的代谢调控育种

56789:于!;-,年在关于#$%!&的国际会议上，提出了#$%!&的微生物合成途径主要分为芳香环合成及异戊二烯基侧链的生物合成路线，根据芳香环及异戊二烯基侧链的生物合成途径结合细菌的代谢调节机制，#$%!&工业发酵高产菌株的选育途径可分为：

（!）选育营养缺陷型突变株</=$8和56789:

［(］

根据这一原理，克隆大肠杆菌中’1.>基因并将其导入234，通过强化该基因的表达以期得到#$%!&的高产株。另一方面，由于234并不是一个成熟的基因工程受体菌，故转向寻找以大肠杆菌为受体菌的代谢途径。在不同的生物细胞中，由于所含的侧链长度控制基因各异，其#$%主要成分的侧链长度也不同。#$%的侧链长度是由基因（如大肠杆菌.&%?，酵母#-@!，光合细菌//&!等）控制的。大肠杆菌高密度培养简单，且外源基因的表达系统成熟，但其合成的#$%主要成分为#$%K。因此可设想从234中克隆控制#$%!&侧链长度的基因（//&!），引入到大肠杆菌细胞内，同时灭活其自身的#$%K侧链控制基因.&%?，最终实现在重组大肠杆菌中大规模生产#$%!&。目前，3B$L6BC8等人的研究表明在A"#-(.中

［K，;］

实现#$%!&的合成是完全可行的。

+)*"发酵条件的优化

除了应用代谢控制理论选育高产突变株或构建重组菌株提高发酵产量外，对生产菌的发酵条件进行优化也是提高发酵产量的一条重要而有效的途径。

+)*)!"培养基的优化

在#$%!&发酵中通过选择不同来源成分的碳源、氮源、生长因子、无机盐等进行发酵优化实验，以确定培养基的组成。有研究表明，金属离子，尤其是M1+N、O9+N、M8+N对!"&%*$+,-./+&发酵生产#$%!&有促进作用。在培养基中添加!+)+..$/0GM13<’，!)&);..$/0GM83<’ -P+<K..$/0GO93<’ -P+<，

可将#$%!&产量由+)&.1017>:Q?提高至K);E;),.1017>:Q?（J=@BC#B9.CR@/S876=?>:#$)，G?7)，T@U!;K!）。另外，前体物能明显提高产品的产量，V@8，

在一定条件下还能控制菌体合成代谢产物的流向。有报道在#$%!&发酵生产中添加的前体物有对羟基

［!&］

。苯甲酸、甲羟戊酸、异戊烯醇和香叶醇

发现类胡萝卜素与#$%!&均

以聚异戊二烯为前体物进行合成代谢，减少类胡萝卜素的生成量可能会促进#$%!&的生物合成。因此，选育类胡萝卜素缺陷型（1>998.6?@8?）的234突变株可提高#$%!&的含量。A$=BC7@等

［,］

对!"&%*$+;

,-./+&<=D’!!*进行诱变筛选，获得的一株绿色突变株，#$%!&含量比野生株提高!&E+&F。

（+）选育代谢拮抗物抗性突变株

解除抑制物对#$%!&合成或其相关合成代谢的

［,］

抑制作用可增加#$%!&的含量。A$=BC7@等通过筛

抑制物及其结构类似物选抗#$%!&合成的前体物、

（乙基硫氨酸、GD甲硫氨酸、甲基萘醌、道诺霉素）的突变株，获得的>5,-1$#)+,.’2)’2+0$#.+4&突变株比野生株提高!&E+&F。

万方数据根据上述途径还可进一步选育组合型突变株，

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