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CICC工业生产过程中噬菌体污染防治研究进展

在微生物发酵生产过程中,由于噬菌体对微生物的侵染和裂解作用,噬菌体污染成为工业生产的一大难题,不仅造成生产周期延长,底物代谢速率降低和产物形成减慢,严重者将导致发酵中止或生产失败,给企业带来难以挽回的经济损失。

自2014年起,CICC针对发酵法生产L-天冬氨酸过程中噬菌体污染进行防治研究,研究成果《Characterization, genome sequence, and analysis of Escherichia phage CICC 80001, a bacteriophage infecting an efficient L-aspartic acid producing Escherichia coli》发表于SCI期刊《Food Environ Virol》(IF:2.357),并申报中国发明专利1项“一株噬菌体抗性L-天冬氨酸转化菌及其应用(ZL201510324836.1)”。

此项研究通过对噬菌体污染样品中分离的1株噬菌体,进行形态观察、全基因组测序、系统发育分析,将其鉴定为短尾噬菌体科自复制短尾噬菌体亚科T7样噬菌体属的噬菌体,编号CICC 80001。经检测该噬菌体最佳侵染复数为0.1,潜伏期10 min,裂解期20 min,经过一轮裂解周期,平均可产生198个子代噬菌体。通过全基因组注释分析,发现该噬菌体基因组共携带49个蛋白编码基因,其中32个蛋白的功能已知。通过系统发育分析,发现噬菌体裂解宿主的3个关键蛋白,其中1个属于II型穴蛋白,可在细菌细胞膜上形成小孔洞,使细胞膜去极化,另外2个关键蛋白可以分别水解细菌细胞壁的N-乙酰胞壁酸与L-丙氨酸之间的酰胺键、以及二氨基庚二酸与D-丙氨酸之间的酰胺键。

在此研究基础上,本中心通过对L-天冬氨酸生产菌种进行诱变和抗噬菌体菌种筛选,成功选育1株噬菌体抗性菌种(大肠埃希氏菌 Escherichai coli CICC 11021S),其L-天冬氨酸酶活力稳定,表现出较好的工业生产应用潜力,解决了发酵法生产L-天冬氨酸过程中噬菌体污染的难题。

该项成果填补了国内外L-天冬氨酸工业生产中噬菌体污染防治研究的技术空白。根据市场对噬菌体研究的需求,CICC推出噬菌体一站式技术服务,主要包括:1. 噬菌体分离纯化;2. 噬菌体形态学分析;3. 噬菌体最佳侵染复数研究;4. 噬菌体一步生长曲线;5. 噬菌体pH稳定性分析;6. 噬菌体温度耐受性研究;7. 噬菌体基因组提取;8. 噬菌体基因组测序、注释和生物信息学分析;9. 噬菌体宿主谱研究;10. 噬菌体抗性菌种选育;11. 国外菌种保藏中心各类噬菌体代购服务。

(供稿人:徐友强)