DevelopingAspergillusnigerasacellfactoryforfoodenzymeproduction
BiotechnologyAdvances
成果介绍：
研究背景：
常用的黑曲霉菌株可分为三个主要进化枝，前期研究已对每个进化枝的代表性菌株的整个基因组进行了测序，包括黑曲霉CBS.88，黑曲霉ATCC（也称为NRRL和CBS.46）和黑曲霉NRRL3（也称为ATCC和CBS.49）。这些序列为工程黑曲霉宿主提供了大量的基因组信息，其食品加工安全性、出色的蛋白质分泌能力和低成本培养发酵使得黑曲霉成为生产食品级产品的最重要宿主之一。因此，许多生物技术公司将黑曲霉菌株用作生产酶的细胞工厂。然而由于特定的形态和非同源重组系统，遗传操作仍然是重组酶表达的限制因素之一。基因表达受限是进一步改善黑曲霉酶生产的另一个主要障碍。此外，已经在一些工业黑曲霉菌株中检测到了霉菌*素并且检测到了真菌*素相关基因。
关键词：
Aspergillusniger,Foodenzymeproduction,Geneticmanipulations；Expressionstrategies,Bioprocess,Mycotoxinelimination
研究结果：
1、已经开发出了三种将外源基因传递到黑曲霉中的转化方法（图1），包括聚乙二醇（PEG）介导的转化（PMT），农杆菌介导的转化（AMT）和电穿孔。在这些转化方法中，PMT是将细胞外DNA传递到黑曲霉原生质体中最常用和有效的方法。二价阳离子Ca2+可作为信号分子介导外源靶DNA进入细胞质。PEG进入细胞质后，可能负责协助外源DNA的释放。根癌土壤杆菌是一种致病性植物细菌，可以通过肿瘤诱导（Ti）质粒中转移的DNA（T-DNA）转染被感染的细胞。电穿孔是这三种方法中最简单的一种。但是它通常会在真菌中获得低频转化。黑曲霉孢子萌发后，施加强电场会诱导细胞膜中形成可逆的瞬时孔，从而将靶DNA转运到细胞中。黑曲霉孢子的萌发度对于电穿孔效率至关重要。
2、筛选优秀的黑曲霉菌株对于重组酶表达至关重要。为了进一步提高黑曲霉酶的产量，表达策略集中在基因表达和优化和翻译后过程调节和形态工程上。
3、黑曲霉主要产生两种致癌真菌*素，伏马*素（FUM）和曲霉*素A（OTA）。根据统计分析，这些黑曲霉菌株可产生FUM，占黑曲霉菌株的80％以上。例如黑曲霉CBS.88和黑曲霉ATCC，而超过17％的黑曲霉菌株是通过OTA合成的。值得注意的是，大约9％的菌株同时携带FUM和OTA。黑曲霉还可以积累肾*性化合物草酸（OA），超过50％的野生型黑曲霉菌株是OA生产者。因此，在将黑曲霉菌株用作食品级宿主之前应该对其进行霉菌*素检查是合理的。
研究结论：
由于黑曲霉蛋白分泌效率高，出色的安全性和较低的培养基成本，黑曲霉菌株已成为食品酶生产中最重要的宿主之一。尽管许多黑曲霉菌株产品通常被视为安全，但黑曲霉产生的霉菌*素仍备受