解淀粉芽胞杆菌hemX基因缺失对血红素合成的影响

摘要

血红素是一种广泛存在于生物体中的卟啉类化合物，具有多种生理功能。解淀粉芽胞杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）具有易于培养、分泌表达能力较强等特点，是一种重要的工业菌株。为了筛选血红素合成的最优出发菌株，以不添加和添加5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid, ALA）的方式，对实验室保藏菌株进行筛选，发现不添加ALA时，菌株BA、BAΔ6、BAΔ6ΔsigF的血红素产量无明显差别；然而添加ALA后，BAΔ6ΔsigF的血红素产量和比生产能力均为最高，分别达到200.77μmol/L和615.70μmol/（L·g DCW）。因此，以BAΔ6ΔsigF为出发菌株，敲除编码细胞色素组装蛋白HemX的hemX基因，探究其在血红素合成途径中的作用，发现敲除菌株发酵液明显变红，且生长未受到明显影响；摇瓶发酵12 h时ALA浓度最高，为82.13 mg/L，略高于对照的75.11 mg/L；不添加ALA时，血红素产量和比生产能力分别为对照的1.99倍和1.45倍；添加ALA后，血红素产量和比生产能力分别为对照的2.08倍和1.72倍；实时定量荧光PCR（real-time quantitative fluorescent PCR, RT-qPCR）表明，hemA、hemL、hemB、hemC、hemD、hemQ基因的转录水平上调。说明hemX基因的缺失可提高血红素产量，这为高产血红素菌株的开发奠定了基础。