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谷氨酰胺转氨酶(EC 2.3.2.13,Transglutaminase,简称TGase或TG酶),是一种应用广泛的多功能酶,利用TG酶具有的交联特性可以显著改善蛋白质的结构及功能特性,因此TG酶在食品、生物医药等多种领域中都受到了广泛的关注与应用。目前,TG酶较为成熟的生产方式主要包括野生菌发酵和基因工程菌发酵,而应用于食品领域中的TG酶的主要来源为野生菌发酵,其中茂源链霉菌(Streptomyces nobaraense)是主要生产菌株。利用野生菌发酵生产TG酶时,TG酶产量受多种因素影响,其中性能优良菌株的获得是实现TG酶高产的关键之一。因此,本研究以TG酶产生菌Streptomyces nobaraense ECU7480为诱变出发菌株,利用新型高效的常压室温等离子体(ARTP)诱变育种技术对其进行多轮迭代诱变,并从分子水平初步探究了突变株TG酶发酵产量提高的可能原因。本文的主要内容如下:1)出发菌株S.mobaraense ECU7480的产酶特征。S.mobaraense ECU7480在发酵过程中TG酶(SmTGase)的合成为非生长偶联型,在菌体生长达到平衡期后才开始逐渐合成并不断积累SmTGase,当SmTGase发酵活力达到最高后其活力又开始下降,这可能是菌株发酵过程中分泌的蛋白酶对SmTGase进一步降解所致。2)出发菌株S.mobaraense ECU7480中SmTGase酶原基因的克隆、大肠杆菌重组表达以及重组酶的动力学表征。利用分子生物学方法获得重组酶SmTGase,测得其比活力为 4.06 U/mgprot,KM = 12.1 mM,kcat = 4.6 s-1,kcat/KM = 0.38 s-1M-1。3)ARTP迭代诱变选育SmTGase高产菌株。以90%诱变致死率为条件对突变库容量进行合理的控制,以每一轮诱变筛选得到的前八名突变株作为下一轮诱变的出发菌株进行迭代诱变。经八轮ARTP迭代诱变,最终得到四株正突变株Sm5-V1,Sm6-V13,Sm2-V10和Sm7-V12,其SmTGase发酵活力比出发菌株分别提高27%、24%、24%和19%,且经八次传代后突变株仍保持较高的产酶能力。4)突变株SmTGase酶原基因的克隆与表达水平分析。首先,通过氨基酸序列比对发现,突变株SmTGase酶原的氨基酸序列与出发菌株相比并未发生改变,说明ARTP没有对目标蛋白基因序列产生直接的影响。荧光定量PCR实验结果表明,突变株SmTGase酶原基因的表达水平相较于出发菌株明显提高,可以推测目标基因表达水平的提高最终导致SmTGase发酵产量的提高。