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4-羟基环孢素(4-OH-CsA)是环孢素(CsA)4-位置羟基化产物,具有潜在的抗HIV/HCV以及促进毛发生长作用,同时避免了CsA的免疫抑制效应。然而,N.dietziae作为新鉴定出来的菌种所知甚少,野生菌株本身转化能力低下,严重制约了其发展应用。本研究利用紫外线-氯化锂复合诱变得到一株遗传稳定的4-OH-CsA高产菌,环孢素转化率提高25%,达到180.3 mg/L,但未达到企业要求的摇瓶产量300mg/L。为了进一步提高发酵产量,我们进行了大量的筛选优化实验,在筛选过程中首次发现外加豆油能够提高环孢素的转化能力,通过外源添加0.1%(w/v)豆油的方法4-OH-CsA产量进一步提高了55.6%,达到280.6 mg/L。但是豆油强化机制仍然未知,也无法通过胞外代谢特性揭示,为了剖析豆油对N.dietziae代谢以及调控的影响,利用比较蛋白组学和代谢组学相结合的系统生物学方法揭示4-羟基环孢素高产机制。从比较蛋白组学出发,通过二维凝胶电泳分析发现添加豆油后的主要差异集中在中心碳代谢、遗传信息处理以及能量代谢,特别是氧化还原过程差异显著,表明外加豆油可以促进菌体生长,加强了氧化还原代谢,为CsA羟基化过程提供充足的氧气底物,但对最可能出现的脂质代谢却没有检测到表达显著差异的蛋白。考虑到豆油添加后可能会通过水解作用参与N.dietziae基础代谢,改变N.dietziae的代谢轮廓,我们从代谢组学角度进行辅助研究,比较发现豆油添加后主要扰动出现在氨基酸代谢和TCA循环,并结合豆油类似物和豆油降解类似物添加实验,说明外加豆油可能通过改变发酵特性促进细胞内部氧传递和菌体合成。为了进一步提高上述高丰度蛋白的催化活性,我们尝试在豆油发酵体系中进一步添加金属辅因子,有效验证了上述的组学结论,327.4 mg/L的产量也超过了预定目标,并达到了当前报道的产量最大值。