高密度培养重组大肠杆菌生产IgG结合蛋白GST-GB2的研究

摘要

IgG结合蛋白GST-GB2是一种含有两个IgG结合域的(B-domain)的外源重组蛋白,其在免疫学领域具有广阔的应用前景。GST-GB2的广泛应用对此种蛋白的规模化生产提出了更高的要求,摇瓶培养已不能适用。高密度培养技术作为一常用的重组大肠杆菌培养技术能够显著的提高单位体积内的菌体量,从而提高外源重组蛋白的产量,已被广泛的用于外源重组蛋白的规模化生产。本研究在5 L发酵罐中通过补料分批培养方式实现了重组大肠杆菌BL21(PGEX-GB2)的高密度培养,同时目的蛋白GST-GB2得到了高效的可溶性表达,产量较摇瓶培养阶段有显著的提高。主要的研究内容如下;
　　 1选用了一种适合大肠杆菌高密度培养的葡萄糖铵盐培养基,并根据所用菌种的特点,优化了培养基中葡萄糖与硫酸铵的浓度,发现葡萄糖浓度为25mg/mL,硫酸铵浓度为4 mg/mL时,菌体生长情况最佳,摇瓶培养阶段时最大菌体密度达到了5.32(OD600)。
　　 2根据培养基中富含葡萄糖的特点,对该培养基的灭菌方式进行了研究,发现121℃,30 min,葡萄糖单独灭菌,葡萄糖损耗仅为3.5％,为本研究中培养基的最佳灭菌方式。
　　 3在5 L发酵罐中的大肠杆菌高密度培养过程中,采用补料分批培养的培养方式,并在补料阶段使用了三种完全不同的补料方式-恒速补料、pH反馈控制补料、溶氧反馈控制补料,三种补料方式都成功的实现了大肠杆菌的高密度培养,菌体密度(OD600)都达到了100以上,最高值达到了116,进一步比较了三种补料方式的细胞得率系数YX/S和细胞平均生长速率rx,溶氧反馈控制补料方式下所得到的细胞的平均生长速率的最大达到2.95g/L·h,细胞得率系数达到0.306g/g,确定溶氧反馈控制补料是最佳的补料方式。
　　 4在采用溶氧反馈控制补料的高密度培养的蛋白诱导阶段,研究了诱导时间对目的蛋白GST-GB2产量的影响,发现诱导剂加入6 h后细胞中可溶性目的蛋白的浓度达到最大,达到4.12 g/L,比摇瓶培养阶段提高了2.81倍,直接ELISA分析了所产目的蛋白GST-GB2的IgG的结合能力,确定了所得的蛋白为具有IgG结合能力的活性蛋白。