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聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是多种微生物在碳源过剩、氮源受限时合成的一种天然高分子材料,因其具有材料多变性、热塑性、生物可降解性、生物相容性等特点,在塑料包装、化工、生物医学、农业、生物能源等领域的具有很大的应用前景。目前PHA生产成本高、生产效率低下、发酵中粒径不易控制等原因,限制了天然PHA颗粒的研发与应用。因此,低成本的粒径可控的天然PHA颗粒的生产和加工是目前研究的热点。本课题基于前期成功鉴定的嗜盐古菌Haloferax mediterranei中PHA结合的结构蛋白PhaP和PHA调控蛋白PhaR,通过调整PhaP或PhaR等PHA颗粒相关蛋白表达量,或更换PHA生产的背景菌株等方法,影响PHA颗粒的粒径,并总结出一套PHA颗粒粒径控制策略:在PhaP蛋白高量过表达的H.mediterraneiDF50::pWLoxP、H.mediterraneiΔphaRP::pWLoxP及H.mediterraneiΔphaRP::pWLexP组中,主要生产100nm以下的小粒径PHA颗粒;在PhaP中度过表达的H.mediterraneiDF50::pWLexP组中,生产的PHA颗粒大多在150nm左右;在PhaP一般生理表达量或PhaR高量过表达的H.mediterraneiDF50::pWL502、H.mediterraneiDF50::pWLoxR及H.mediterraneiΔphaRP::pWLoxR组中,PHA颗粒粒径在100~500nm之间;此外,当PhaP缺失表达或PhaP缺失且PhaR中度过表达的时候,在H.mediterraneiΔphaRP::pWL502及H.mediterraneiΔphaRP::pWLexR组中,则能生产更多大粒径的PHA颗粒。PHA颗粒的粒径控制将大大简化PHA颗粒粒径的加工工序,降低了加工成本,具有重要的理论意义和市场价值。同时,本课题开发了以PHA颗粒为基础的重组蛋白表达及纯化系统,简化了高盐微生物来源的蛋白的表达和纯化流程,在此基础上,我们结合H.mediterranei中的PHA颗粒粒径控制策略,通过对融合表达标签蛋白和背景菌株的不同选择,对该系统进行优化。最终,在PHA颗粒平均粒径最大的H.mediterraneiΔphaRP::pWLRnG系统中,通过简单的离心和酶切的纯化过程,实现了当前的最高产,即每克湿重PHA可回收17.32±0.64 mg GFP,每克湿重菌体可回收1.37±0.05 mg GFP。该研究促成了基于PHA颗粒的高效的蛋白表达纯化过程,同时通过PHA颗粒的粒径控制,进一步提高了重组高盐蛋白的得率,从而降低其生产及纯化成本,并为蛋白纯化系统的开发提供了宝贵的经验。本研究基于嗜盐古菌PHA颗粒结合蛋白PhaP和PhaR等的调节表达,实现了PHA颗粒粒径的梯度控制;同时通过粒径控制策略的应用,优化了课题中所开发的高盐蛋白的表达纯化系统。