田 磊, 张 芳, 沈国平, 高 翔, 龙启福, 朱德锐

(青海大学 医学院 基础医学研究中心, 西宁 810016)

Ectoine(1, 4, 5, 6-tetrahydro-2-methyl-4-pyrimidnecarboxylic acid, C6H10N2O2)即1, 4, 5, 6-四氢-2甲基-4-嘧啶羧酸，是一种氨基酸衍生物，广泛存在于嗜盐古菌、嗜盐细菌、盐藻及真菌等胞内[1]。Ectoine是一种抵抗外界高盐环境的有机相容性溶质，具有增强酶活性、稳定DNA结构及保护蛋白质的功能[2]。国内外诸多文献报道，已将其广泛地应用于消化道疾病、干眼综合征、过敏性鼻炎、皮肤创伤与保健美容等生物医学领域[3-4]，其研发产品涉及消化道药物、滴眼液、鼻喷剂、皮肤创伤药及新型生物化妆品等[5-6]。目前，Ectoine大规模生产主要以微生物发酵为主，模式菌株主要有盐单胞菌属(Halomonas)与色盐杆菌属(Chromohalobacter)，如H.elongata(DSM 2581T、1A01717与BK-AG18)和C.salexigensDSM 3043T等[7-8]。相关研究主要集中于菌株优选和发酵工艺与条件的优化。Ectoine的发酵工艺主要包括实验室条件下的单批次发酵(试管液体培养、浅层液体培养、摇瓶培养与台式发酵罐等)，中试或工业级大规模生产(分批发酵罐法、流加发酵罐法与细菌挤奶Bacterial milking)等，或采用不同发酵方式联用，以提高Ectoine产量[9]。

针对Ectoine积聚菌株的研究，主要集中在野生菌株的分离筛选、基因工程菌株的构建(生物合成Pathway基因和ectABC操纵子等)、模式菌株代谢流量控制发酵(Metabolic overflow，包括Carbon-limited fed-batch cultures、Metabolic flux analysis与Metabolic flux distribution)及优化[10-12]。然而，以上不同的研究方法，各具优劣，其总体产量提高30%～79%[13-14]。参考其他微生物代谢产物的菌种改良研究，原始菌株的生产能力可通过物理(紫外诱变)或化学(硫酸二乙酯和甲基磺酸乙酯等)突变方式大幅度提高。紫外诱变[15](UV mutagenesis)是一种经典微生物诱变方法，菌株对诱变因素极具敏感性，且正向突变率高，能有效提高生产菌株的产量，然而国内外暂无Ectoine菌株诱变研究的相关报道。……