[发明专利]一种通过脂肪酸代谢调控提高抗菌脂肽bacillomycin D产量的方法

说明书

本发明属于微生物学发酵领域，具体涉及一种利用脂肪酸代谢调控提高抗菌脂肽bacillomycin D产量的方法：以一株能够合成bacillomycin D的芽孢杆菌为出发菌株，在发酵起始时分别添加0.25~5 mmol/L的丙酸钠、丙酸、丁酸等3种脂肪酸或脂肪酸盐，增加培养基中的游离脂肪酸，进而调控脂肪酸代谢途径，增加活性bacillomycin D发酵产量。本发明在基础培养基中添加丙酸钠、丙酸以及丁酸，均可使bacillomycin D产量显著提高，分别可达到对照组的1.44倍、1.4倍和1.1倍；丙酸钠的添加促进bacillomycin D合成基因的表达，从基因水平上佐证了其对bacillomycin D合成的促进作用。同时，丙酸钠可以引发部分信号因子表达上调，这些上调均可促进bacillomycin D的合成。此外，丙酸钠还可促进部分脂肪酸代谢相关酶的表达上调，进而促进脂肪酸的代谢。

技术领域

本发明属于微生物发酵领域。具体涉及一种通过外源添加游离脂肪酸，促进脂肪酸代谢，调控并提高抗菌脂肽bacillomycin D产量的方法。

背景技术

芽胞杆菌生产的抗菌脂肽主要有surfactin、iturin和fengycin三大家族，其中bacillomycin D属于iturin家族，是由一条含14-17个C的脂肪酸链和一条7个氨基酸的肽链缩合而成的环状脂肽。Bacillomycin D作为一种天然的抗菌脂肽，具有良好的抗真菌作用，尤其对黄曲霉的抑制效果十分显著，且与传统抗菌剂相比，脂肽类物质具有广谱、高效、安全无毒、易降解等特性，因而在食品化妆品、医药、农业等相关行业具有良好的应用前景。但目前看来，bacillomycin D产量普遍较低，导致其生产成本高，这也成为了制约其大规模生产和应用的关键问题。

抗菌脂肽作为一种次级代谢产物，通过优化发酵条件，可以达到提高产量或者改变复合产物各组分比例的效果。有关bacillomycin D发酵培养基的优化，已有的研究主要集中在糖类、氨基酸和微量元素等方面。例如在发酵培养基中添加菊糖、L-Gln等均可使bacillomycin D产量显著提高。这主要是通过提供碳骨架、肽链合成元件、能量，以及调节部分与bacillomycin D合成相关的信号因子的表达来实现的。此外，bacillomycin D的脂肪酸链由PKS酶系合成，酰基-CoA硫酯中间体和丙二酰CoA是其直接前体，此二者与脂肪酸代谢息息相关。理论上，在发酵培养基中添加游离脂肪酸可以促进菌体内的脂肪酸代谢。但考虑到bacillomycin D合成机制的特殊性，菌体初级代谢中的脂肪酸合成及代谢途径能否影响bacillomycin D的合成，怎样影响bacillomycin D的合成尚未可知。通过向发酵培养基中添加脂肪酸来提高bacillomycin D产量方面的研究也是空白的。

发明内容

针对现有现有技术的不足，本发明提供了一种通过脂肪酸代谢调控提高抗菌脂肽bacillomycin D产量的方法。本发明通过向发酵培养基中添加丙酸钠、丙酸、丁酸，分别使bacillomycin D的发酵产量提高为对照组的1.44倍、1.4倍和1.1倍，具有显著的提高bacillomycin D的发酵产量的效果。

本发明具体技术方案如下：

一种通过脂肪酸代谢调控提高抗菌脂肽bacillomycin D产量的方法，以能够合成bacillomycin D的枯草芽孢杆菌为生产菌株，在添加了脂肪酸和/或脂肪酸盐的基础发酵培养基中发酵，所述脂肪酸为丙酸或丁酸，所述脂肪酸盐为丙酸钠，添加量为0.25～5mmol/L。

本发明首次发现添加特定浓度的丙酸、丙酸钠和丁酸能够促进bacillomycin D的合成。可能是由于上述脂肪酸(盐)更易转化为与bacillomycin D的装配路径相关的物质。就丙酸和丙酸钠而言，其在水中的溶解度更高、且可以在一些相关酶的作用下被转化为直接参与脂肪酸合成的丙酰CoA或者被送入柠檬酸循环，从而促进多种有益bacillomycin D合成反应的中间产物的产生。这一促进路径我们通过基因水平上的研究也得到证实。