[发明专利]一种基于双酶偶联高通量检测微生物生产二元酸的新方法

说明书

技术领域

本发明属于工业微生物筛选和开发利用领域，特别涉及一种基于双酶偶联反应的高通量检查微生物生产二元酸的检测方法。

技术背景

从自然界筛选并在实验室诱变进化一直是发现和创新工业微生物菌种的重要途径，是工业生物技术产业的基础。代谢工程极大的促进了应用于工业的各种化合物的工程菌株的改进。特别是近数十年来，代谢工程迈向了新的阶段——系统代谢工程。系统代谢工程与具有全局理念的系统生物学、具有精细设计能力的合成生物学以及理性-随机突变的进化工程有机整合一起，使得代谢工程有了更广泛的应用，能够更加省时省力地生产天然的以及非天然的化学品、燃料和聚合物。例如，关键酶通过系统与合成生物学的方法协同改造或者构建，然后通过系统生物学的研究方法找出提高产量的瓶颈或者抑制细胞生长的未知因素来改变全局代谢网络；通过进化工程获得的菌株可以利用系统生物学的方法阐明突变进化位点，等等。尽管随着代谢工程和合成生物学的发展，各种生物基化学品生产菌的构建和合成变得相对比较容易，但是由于生物体的复杂性和人类认识的局限性，设计合成得到的工程菌经常不能完全达到高效生产的要求，仍然需要通过诱变或进化的方法实施进一步优化，弥补设计和合成的不足。要实现生物基化学品生产菌的高效诱变和进化改造、优化通常离不开高通量筛选方法。只有高通量筛选方法的建立，并结合先进的现代自动化技术和仪器设备才能大大突破人工筛选在速度、效率和标准化等方面的限制，这将是微生物菌种筛选和改造的一次技术革命。一个方便快捷的筛选检测方法不但可以简化筛选步骤，减少科研人员的工作量，而且可以大大促进代谢工程的发展。

二元酸在工业和能源方面有着重要应用，在能源日益枯竭的今天，利用生物质来产生这些工业原料以及能源有着举足轻重的意义。用微生物细胞工厂生产二元酸，原料来自可再生的生物质资源，而不必消耗石油等不可再生资源，生产过程完全采用生物过程，不使用有毒有害的化学试剂，也不产生任何环境污染物。一旦经济上可行的生物合成生产工艺被推广使用，可以促进经济的发展和解决困扰制约国家国民经济发展的生态环境问题，保持国家安全、稳定和可持续发展，创造重大的社会经济效益。

但是传统定性或定量检测二元酸的方法非常有限，以丁二酸为例，主要的检测方法有液相色谱法、气相色谱法、反相高效液相色谱法以及试剂盒检测。液相色谱法操作比较繁琐，灵敏度较低，如果检测样品较多，也会存在保留时间的偏移等问题。使用试剂盒检测丁二酸不但价格昂贵，而且对样品的纯度要求严格，会受其他物质的干扰。试剂盒检测需要依赖于NADH，但是NADH相当昂贵，且需要在340nm出测定吸光值，因此就需要紫外检测器，增加了检测的费用。因此，研究建立简便、快速、准确和应用广泛的二元酸分析方法倍受重视，不仅可以促进生物法生产二元酸的理论研究及产业化，同时对于其他生物产品，如支链醇、氨基酸的检测和工程菌株筛选等也有很好的借鉴作用。

发明内容

【本发明的目的】

本发明的目的在于提供一种基于双酶偶联反应的高通量检测微生物生产以丁二酸为代表的二元酸的新方法。通过二元酸氧化酶和过氧化物酶偶联的方法测定二元酸，高通量筛选目标微生物。与传统微生物筛选方法相比，基于双酶偶联反应的高通量筛选方法具有成本低、效率高、目的性强的优点，而使用荧光信号检测大大增加了检测的灵敏度，能够从广泛的自然界中筛选性能优良的菌株。

【本发明的思路】

利用二元酸氧化酶和过氧化物酶偶联的方法，测定二元酸含量。该方法包含两个方面内容。一方面，在氧气存在条件下，二元酸被其氧化酶氧化，生成过氧化氢，形成的过氧化氢与4-安替比林和苯酚在过氧化氢酶作用下形成一种红色物质醌亚胺。醌亚胺是一种红色物质，在500nm处有特征吸收值。另一方面，二元酸被其氧化酶作用形成的过氧化氢与AmplexUltraRed在过氧化物酶作用下形成Resorufin。Resorufin是一种荧光底物，在给定了激发光波长后，检测Ex/Em490/585(nm)处的荧光值，即可反映出待检测二元酸的量。基于双酶偶联的荧光法与化学显色法相比具有更高的灵敏度和精确度，本专利着重讲述前者。微生物代谢产生的二元酸通过96孔黑色微孔板和酶标仪，利用双酶偶联方法分析检测代谢产物，筛选高产各种二元酸的菌株，为基础和应用研究提供宝贵的菌种资源。

【本发明的技术路线】

本发明的技术路线如下：

(1)利用培养基将待筛选样品进行活化培养12-24小时；

(2)将富集培养的混合菌利用无菌水进行稀释(获得单菌落)，涂布到固体培养基，培养6-12小时；