一种以廉价底物生产亚精胺的方法及工程菌技术

本发明专利技术公开了一种以廉价底物生产亚精胺的方法及工程菌，属于生物工程技术领域。本发明专利技术构建了表达γ-谷氨酸激酶、谷氨酸-5-半醛脱氢酶、天冬氨酸激酶、天冬氨酸-β-半醛脱氢酶、胺脱氢酶、L-2,4双胺丁酸脱羧酶、羧基亚精胺脱氢酶、羧基亚精胺脱羧酶、葡萄糖脱氢酶、多聚磷酸盐激酶2-I的重组细胞或者重组细胞的组合，并利用重组细胞或者重组细胞的组合催化天冬氨酸和精氨酸合成亚精胺。本发明专利技术选用的氧化还原酶类均能高效使用NAD(NADH)为辅酶、反应过程无产物反馈抑制，具有良好的工业化应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种以廉价底物生产亚精胺的方法及工程菌


[0001]本专利技术涉及一种以廉价底物生产亚精胺的方法及工程菌，属于生物工程


技术介绍

[0002]亚精胺(Spermidine)，线性分子式为NH2(CH2)3NH(CH2)4NH2，广泛存在于微生物、植物和动物体内，是一种重要的生理活性物质。亚精胺具有延长动物寿命的功效，并抵消与年龄相关的疾病，如心血管疾病，神经退行性疾病和癌症等。
[0003]如图1所示，生物体中主要有两条途径合成亚精胺：(1)经由羧基化腺苷甲硫氨酸和腐胺在亚精胺合成酶的作用下直接合成亚精胺，羧基化腺苷甲硫氨酸可由常见的甲硫氨酸(Met)，经过相关酶的腺苷化和脱羧化催化得到，该途径在动物、植物和微生物体内，是比较常见的传统亚精胺合成的途径；(2)经由天冬氨酸-β-半醛和腐胺在羧基亚精胺脱氢酶和脱羧酶的催化下合成亚精胺，天冬氨酸-β-半醛可经常见氨基酸如天冬氨酸(Asp)经相关酶的磷酸化和脱氢化催化合成，该途径为新发现的替代合成途径，主要存在于一些细菌中，包括重要的人类病原体，肠道菌群等。两条途径都涉及到重要的中间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以氨基酸为底物合成亚精胺的方法，其特征在于，是以L-谷氨酸与1,3-丙二胺为底物合成亚精胺，L-谷氨酸被γ-谷氨酸激酶以ATP为辅酶催化生成谷氨酰-β-磷酸和ADP，L-谷氨酰-β-磷酸被谷氨酸-5-半醛脱氢酶以NADPH或NADH为辅酶催化生成L-谷氨酸半醛和NAD或NADP；羧基亚精胺脱氢酶以NADPH或NADH为辅酶将L-谷氨酸半醛和1,3-丙二胺合成为异羧基亚精胺，辅酶再生为NAD或NADP，最后羧基亚精胺脱羧酶将异羧基亚精胺脱羧生成亚精胺；在以上过程中由葡萄糖脱氢酶实现NADH或NADPH的再生、由多聚磷酸盐激酶2-I实现ATP的再生。2.根据权利要求1所述的一种以氨基酸为底物合成亚精胺的方法，其特征在于，所述1,3-丙二胺经由以下途径得到：L-天冬氨酸被天冬氨酸激酶以ATP为辅酶催化生成天冬氨酰-β-磷酸和ADP，天冬氨酰-β-磷酸被天冬氨酸-β-半醛脱氢酶以NADPH或NADH为辅酶催化生成L-天冬氨酸半醛和NAD或NADP，L-天冬氨酸半醛被胺脱氢酶合成L-2,4-双胺丁酸，然后被L-2,4双胺丁酸脱羧酶脱羧生成1,3-丙二胺；在以上过程中由葡萄糖脱氢酶实现NADH或NADPH的再生、由多聚磷酸盐激酶2-I实现ATP的再生。3.一种能够合成亚精胺的重组细胞或者重组细胞的组合，其特征在于，以1,3-丙二胺和L-谷氨酸为底物合成亚精胺，所述重组细胞表达了γ-谷氨酸激酶、谷氨酸-5-半醛脱氢酶、羧基亚精胺脱氢酶、羧基亚精胺脱羧酶、葡萄糖脱氢酶、多聚磷酸盐激酶2-I；所述重组细胞的组合，含两个或两个以上的重组细胞，每个重组细胞表达的酶选自γ-谷氨酸激酶、谷氨酸-5-半醛脱氢酶、羧基亚精胺脱氢酶、羧基亚精胺脱羧酶、葡萄糖脱氢酶、多聚磷酸盐激酶2-I中的一种或以上，重组细胞的组合共同实现上述6种酶的表达；或者，以L-天冬氨酸和L-谷氨酸为底物合成亚精胺，所述重组细胞表达了γ-谷氨酸激酶、谷氨酸-5-半醛脱氢酶、L-天冬氨酸激酶、L-天冬氨酸-β-半醛脱氢酶、胺脱氢酶、L-2,4双胺丁酸脱羧酶、羧基亚精胺脱氢酶、羧基亚精胺脱羧酶、葡萄糖脱氢酶、多聚磷酸盐激酶2-I；所述重组细胞的组合，含两个或两个以上的重组细胞，每个重组细胞表达的酶选自γ-谷氨酸激酶、谷氨酸-5-半醛脱氢酶、L-天冬氨酸激酶、L-天冬氨酸-β-半醛脱氢酶、胺脱氢酶、L-2,4双胺丁酸脱羧酶、羧基亚精胺脱氢酶、...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡宇杰，梁鑫鑫，胡小祥，丁彦蕊，白亚军，郑晓晖，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：