响应曲面法优化大肠杆菌胞外分泌螺旋藻藻蓝蛋白的研究文献综述
藻蓝蛋白在医药、食品、环境等方面都有很好的应用价值，但是天然菌株的藻蓝蛋白提取工艺复杂，因此可以利用基因工程法将藻蓝蛋白基因的编码基因导入大肠杆菌中，重组后的大肠杆菌可以在正常情况下表达出藻蓝蛋白，且具有产量高、培养和提取简单、成本低等优点。在此基础上，出现了如何能够提高藻蓝蛋白产量的研究。据以前研究表明温度、诱导剂以及培养基添加剂可以促进重组藻蓝蛋白的胞外分泌。同时还有研究采用响应面法对重组大肠杆菌生物合成别藻蓝蛋白的发酵条件进行优化。这些研究的结论均为本实验进一步研究提供了参考。
关键词：藻蓝蛋白、响应面法、胞外分泌、培养剂添加
1、藻蓝蛋白
藻蓝蛋白（C-PC）是一种从螺旋藻、鞘丝藻、集胞藻等藻类中提取的色素蛋白，主要由alpha;亚基和beta;亚基组成，每个亚基都由藻胆色素和相应的脱辅基蛋白共价偶联而成[1]。藻蓝蛋白的必需氨基酸含量较高，可作为食品添加剂使用；具有抗肿瘤和抗炎活性；藻蓝蛋白也可以对自由基进行清除，避免 DNA 的氧化损伤[2]；且由于其可发出荧光、量子产量高、易于同抗体等物质结合，可作为荧光标记物；因此藻蓝蛋白在食品、医药、环境和生物学等领域具有很好的应用前景[3-4]。藻蓝蛋白可直接从天然藻类中提取，其步骤包括细胞的收集破碎、蛋白的粗提取、分离纯化等，也可利用基因工程法构建重组菌株诱导产生，其结构及理化性质与天然藻蓝蛋白相似。藻蓝蛋白可发射出荧光，因此可用分光光度计检测蛋白产量。
2、藻蓝蛋白在大肠杆菌中的合成
由于天然藻类养殖条件严格、提取技术复杂且效率低，因此所获得的蛋白产量较低[5]大大限制了藻蓝蛋白的应用和发展。重组藻蓝蛋白理化特征与天然的藻蓝蛋白相似,且具有培养简便、成本低、可人为调控等优势。可以通过构建高表达量的藻蓝蛋白分泌重组子，从而在适宜培养表达条件下获得高蛋白产量。 大肠杆菌作为宿主菌在生产重组蛋白中使用十分广泛，其培养方式简单、生长速度快、成本低、耐受性高、遗传背景清楚，是被美国 FDA 批准的安全的基因工程受体生物[6]。利用基因工程将含有藻蓝蛋白的基因导入大肠杆菌，不仅藻蓝蛋白产量较高，且培养方便易于工业化生产。
3、大肠杆菌遗传改造
利用基因工程技术将含某特定功能的质粒导入大肠杆菌来获得可生产某一目标产物的菌株已成为微生物学的一种重要手段[7]。提取目的基因并经过 PCR 扩增后，再通过酶切将其导入适合的质粒中构建表达质粒，然后将此质粒转入感受态大肠杆菌，并利用载体质粒的特性，将该菌涂布于固体选择培养基上，过夜培养后，将培养基上长出的大小适宜的菌株接种于液体选择培养基上震荡培养，如能长出菌株，且将菌株经离心提取后检验出目标产物，则证明该大肠杆菌遗传具有了可合成目标产物的基因。通过大肠杆菌的遗传学改造来获得目标产物，不仅操作简单便捷，且可人为操控、生产速度快、成本低。
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