大肠杆菌合成2'-岩藻糖基乳糖基因组 整合型菌株构建及发酵优化

2''-岩藻糖基乳糖( 2''-Fucosyllactose, 2''-FL）是一种岩藻糖化人乳低聚糖,具有预防肠道疾病、提高免疫力、促进大脑发育等重要生理功能。基于基因组水平,通过敲除大肠杆菌Escherichia coli BL21（DE3）中2''-FL合成前体物质相关代谢基因,如β-半乳糖苷酶基因（β-galactosidase, lacZ）、UDP-葡萄糖脂质载体转移酶基因(undecaprenyl-phosphate glucose-1-phosphate transferase, wcaJ)和GDP-甘露糖基水解酶基因(GDP-mannose mannosyl hydrolase, nudD),构建2''-FL合成底盘细胞;在此基础上,将外源α-1,2-岩藻糖基转移酶基因(α-1,2-Fucosyltransferase, wbgL)和磷酸甘露糖变位酶基因(phosphomannomutase, manB)、甘露糖-1-磷酸鸟苷转移酶基因(annose-1-phosphate guanylyltransferas, manC)、GDP-D-甘露糖-4, 6-脱水酶基因(GDP-mannose 4, 6-dehydratase, gmd)和GDP-岩藻糖合酶基因(GDP-L-fucose synthase, wcaG)引入到大肠杆菌基因组中,探究在基因组水平过表达2''-FL合成基因对2''-FL产量的影响。结果表明,2''-FL在所构建菌株B-05的摇瓶含量达到了1.99 g·L^-1。进一步通过摇瓶发酵优化确定了最优发酵条件：IPTG诱导浓度为0.4 mmol·L^-1、诱导时OD₆₀₀为2.4,诱导温度为28 ℃。在此条件下,摇瓶中2''-FL合成量达到了3.92 g·L^-1。最后在5 L发酵罐中,2''-FL含量达到了43.48 g·L^-1。研究表明通过将外源2''-FL相关合成基因导入基因组中进行过表达,实现了2''-FL高效合成,为构建整合型2''-FL菌株提供了数据支撑。