采用常压室温等离子体诱变技术获得一株高产雄甾-4-烯-3,17-二酮的突变菌株 Mycobacterium neoaurum ZADF-4

目的：获得一株高产雄甾-4-烯-3,17-二酮（ AD ）的Mycobacterium neoaurum突变株。
　　创新点：获得了一株3-甾酮-Δ1-脱氢酶（KSDD）酶活缺陷型的高产 AD的诱变菌株 Mycobacterium neo-aurum ZADF-4,并采用菌落显色法筛选 KSDD酶活缺陷型M. neoaurum突变株。
　　方法：（1）诱变方法：采用常压室温等离子体（ARTP）诱变技术来处理出发菌株 M. neoaurum ZAD。ARTP 诱变条件如下：功率40 W ,气流量12.5 L/min,辐射距离1 cm,样品体积10μl,辐射时间为60、90、120、150和180 s;致死率统计优化后,最适辐射时间为150 s,致死率为90%~96%。（2）筛选方法：将ARTP诱变处理后的菌株点种在硝酸纤维滤膜上,30°C培养2 d,然后将长有菌落的滤膜小心取出并漂浮在4 mg/ml二氯靛酚（DCPIP）溶液（0.1 mmol/L磷酸缓冲液pH 7.0）,30°C培养1 d直到全部菌落染成蓝色。然后将该滤膜取出,漂浮在250 mmol/L AD溶液（2%甲醇和50 mmol/L Tris pH 7.0缓冲液）,室温放置15 min左右,观察菌落颜色变化。KSDD在底物 AD 存在时会脱氢产生雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮（ADD）和H+,H+可以使被DCPIP染成蓝色的菌株褪色。因此,酶活缺陷型的菌株会仍保持蓝色,而酶活高的菌株会褪色为黄色（图3）。（3）对获得的潜在的高产AD菌株进行进一步的酶活检测以及产量验证,以期获得最优的突变株。
　　结论：获得了4株具有潜在的高产AD能力的菌株,其中,最优的突变株ZADF-4的KSDD酶活相较于出发菌株ZAD下降了81.2%（图4）,活性胶也证明其KSDD酶活相较于出发菌株下降明显（图5）。薄层色谱法（TLC）和高效液相色谱法（HPLC）实验证明突变株 ZADF-4中,AD的产量有了明显的提高（图6和图7）,提高到了(6.28±0.11) g/L, AD/ADD提高到8：1,AD的摩尔产率达到60.3%（表1）。对出发菌株ZAD和突变株ZADF-4的ksdd基因进行克隆和序列比对,发现ZADF-4的ksdd序列在5'端缺失9个核苷酸（atgttctac）,导致3个氨基酸（MFY）的缺失;还发生了两个点突变,其中一个是无义突变（g.15a>6t）,另一个是有义突变（g.413c>404t）,并引起了相应位置上的氨基酸变化（p.138S>135L）。上述的基因突变及其引起的氨基酸序列的变化可能是引起M. neoaurum ZADF-4中KSDD酶活降低及AD产量提高的主要原因。     

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忧时伤国 愤而作诗——莫友芝《有感二首》品鉴

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