优化IPTG补料策略显著提升大肠杆菌BL21(DE3)中枯草芽孢杆菌脂肪酶A的表达效率

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《Systems Microbiology and Biomanufacturing》：IPTG feeding induction strategy enhances the expression of lipase A in Escherichia coli BL21(DE3)

【字体：大中小】 时间：2025年04月02日 来源：Systems Microbiology and Biomanufacturing

编辑推荐：

　　编辑推荐：针对传统IPTG一次性添加诱导重组大肠杆菌表达BsLipA时存在的细胞生长抑制、酶产期短及产量低等问题，研究人员创新开发了动态调整补料策略——4-10小时按生长速率调节IPTG流加，12小时后恒定补料。5 L发酵罐实验显示该策略使酶活提升至288.50 U/mL（较0.2 mmol/L单次诱导提高6.67倍），结合低营养DO-stat葡萄糖补料更使酶活突破580.29 U/mL，为平衡诱导强度与细胞生长提供了新方案。

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　　当利用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导重组大肠杆菌BL21(DE3)

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表达枯草芽孢杆菌脂肪酶A(BsLipA)时，传统单次添加IPTG会导致细胞生长受限、酶生产周期缩短和产量低下等瓶颈。为解决这一难题，本研究设计了一种突破性IPTG动态补料方案：在发酵4-10小时阶段根据细胞比生长速率精准调控IPTG流加速率，12小时后转为恒定补料模式。5升生物反应器实验证实，该策略使BsLipA酶活持续攀升至288.50 U/mL，较常规0.2 mmol/L单次诱导提升6.67倍。进一步将该策略与基于溶氧(DO-stat)反馈控制的低营养葡萄糖补料工艺联用后，BsLipA酶活飙升至580.29 U/mL的峰值。研究表明，这种智能补料方式通过精细调控诱导强度与细胞生理状态的动态平衡，有效缓解了IPTG的细胞毒性，不仅显著提高生物量(OD₆₀₀达58.7)，还将产酶周期延长至18小时以上，为工业级重组酶生产提供了创新技术路径。

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