一种提升1,3-丙二醇生产菌株性能的工程菌及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种提升1,3

【技术实现步骤摘要】
一种提升1,3
‑
丙二醇生产菌株性能的工程菌及其应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及提升1,3
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丙二醇生产菌株性能的工程菌及其应用。

技术介绍

[0002]1,3
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丙二醇是一种简单的二元醇，1,3
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丙二醇广泛应用于化妆品原料、溶剂、高分子材料等领域。特别是作为原料合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。PTT是一种性能优良的纺织材料，具有棉纶、涤纶、尼龙等材料的综合优良性能。早期工业上利用丙烯醛等石化原料生产1,3
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丙二醇。自然界有多种微生物可以利用甘油生产1,3
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丙二醇，随着生物法生产1,3
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丙二醇技术的发展，利用丙烯醛为原料的合成法生产1,3
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丙二醇被工业界淘汰。目前国际上都采用生物法生产1,3
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丙二醇。目前已经发现多种细菌能利用甘油合成1,3
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丙二醇，这些细菌包括：克雷伯氏菌属细菌(genus Klebsiella)、弗氏柠檬酸(Citrobacter freundii)、丁酸梭菌(Clostridium butyricu)和罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)等。
[0003]利用甘油生产1,3
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丙二醇包括两条反应支路。在还原反应支路，甘油在脱水酶的催化下形成形成3
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羟基丙醛，3
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羟基丙醛在丙二醇还原酶的催化下形成1,3
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丙二醇。在氧化支路，甘油在甘油脱氢酶的催化下形成二羟基丙酮，二羟基丙酮在激酶的催化性形成磷酸二羟基丙酮，进而进入酵解途径为细胞提供能量和材料，同时合成2,3
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丁二醇、乳酸、乙醇和乙酸等代谢产物。甘油大量进入氧化途径将降低甘油到1,3
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丙二醇的转化率。目前已经鉴定了dhaD和gldA两个基因都编码甘油脱氢酶。dhaD与甘油代谢的其他基因(包括甘油脱水酶编码基因，丙二醇还原酶编码基因，二羟基丙酮激酶I编码基因和二羟基丙酮激酶II编码基因)共同形成dha操纵子。dha操纵子中基因的表达受到二羟基丙酮的诱导。gldA处于一个单独的操纵子。
[0004]已经开发了多种方法来提升1,3
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丙二醇生产菌株的性能。例如通过消除乳酸脱氢酶活性，使得菌株合成乳酸的能力消失，菌株合成1,3
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丙二醇的性能得到明显提升。通过消除乙酸和乙醇等代谢产物的合成也可以提升1,3
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丙二醇生产菌株的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是，提供一种提升1,3
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丙二醇生产菌株性能的方法。
[0006]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案如下：
[0007]提升1,3
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丙二醇生产菌株性能的工程菌，该工程菌通过人工操作消除1,3
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丙二醇生产菌株中dhaD编码的甘油脱氢酶活性，同时提升gldA编码的甘油脱氢酶活性。
[0008]作为优选实施方案，所述1,3
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丙二醇生产菌株为具有1,3
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丙二醇生产能力的野生菌株或经过基因改造后用于1,3
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丙二醇生产的工程菌。
[0009]作为优选实施方案，1,3
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丙二醇生产菌株包括：克雷伯氏菌、弗氏柠檬酸菌等具有1,3
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丙二醇生产能力的野生菌株和以这些菌株为出发菌株经基因改造后的菌株。
[0010]作为优选实施方案，消除1,3
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丙二醇生产菌株中dhaD编码的甘油脱氢酶活性的方法采用通过分子生物学操作将菌株染色体上的dhaD基因破坏。
[0011]作为优选实施方案，提升gldA编码的甘油脱氢酶活性的方法通过分子生物学操作将gldA基因进行高水平表达。
[0012]所述dhaD编码的甘油脱氢酶和gldA编码的甘油脱氢酶是催化甘油脱氢形成二羟基丙酮的酶。
[0013]在变栖克雷伯氏菌342(Klebsiella variicola 342)的基因组(NC_011283.1)中dhaD编码的甘油脱氢酶基因序列如SEQ ID No.1所示，gldA编码的甘油脱氢酶该基基因序列如SEQ ID No.2所示。
[0014]在弗氏柠檬酸菌(Citrobacter freundii strain 62)的基因组(CP048382.1)dhaD编码的甘油脱氢酶基因序列如SEQ ID No.3所示，gldA编码的甘油脱氢酶该基基因序列如SEQ ID No.4所示。
[0015]本专利技术还提供所述的提升1,3
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丙二醇生产菌株性能的工程菌在生产1,3
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丙二醇中的应用。
[0016]相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0017]本专利技术通过消除1,3
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丙二醇生产菌株中dhaD编码的甘油脱氢酶的活性，同时提升gldA编码的甘油脱氢酶活性，使得菌株合成1,3
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丙二醇和合成副产物相关基因的表达水平发生变化，在利用甘油生产1,3
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丙二醇的过程中，降低了甘油向氧化途径的代谢，降低了副产物的合成，从而增加了甘油到1,3
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丙二醇的转化率。利用本专利技术改造的菌株生产1,3
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丙二醇，原料转化率提高。
具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0019]以下采用的试剂和生物材料如未特别说明，均为商业化产品。各种分子生物学操作为通用操作方法。
[0020]实施例1：消除克雷伯氏菌dhaD编码的甘油脱氢酶活性。
[0021]克雷伯氏菌CGMCC 1.6366菌株(该菌株也称为TUAC01，AC01)，已经在文献(World Journal of Microbiology Biotechnology 2008,24:1731
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1740)中公开，简称为Kp。
[0022]根据变栖克雷伯氏菌342的基因组信息，设计引物构建DNA片段，将染色体上dhaD基因进行重组失活，获得Kp
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ΔdhaD菌株。操作步骤如下：
[0023]1)扩增dhaD基因上下游两端长同源臂序列。以dhaD
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s1：ATGCTAAAAGTTATTCAATCTC(SEQ ID No.5所示)、dhaD
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a1：CCAGCCTACACCGCGGCAGCCCTGTTTTTGCAAA(SEQ ID No.6所示)和dhaD
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s2：TCCCCGGAATATCACGGCGAGAAAGTGGCCTT(SEQ ID No.7所示)、dhaD
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s2：TTAACGCGCCAGCCACTGCTGGC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提升1,3
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丙二醇生产菌株性能的工程菌，其特征在于：该工程菌通过人工操作消除1,3
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丙二醇生产菌株中dhaD编码的甘油脱氢酶活性，同时提升gldA编码的甘油脱氢酶活性。2.如权利要求1所述的提升1,3
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丙二醇生产菌株性能的工程菌，其特征在于：所述的1,3
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丙二醇生产菌株为具有1,3
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丙二醇生产能力的野生菌株或经过基因改造后用于1,3
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丙二醇生产的工程菌。3.如权利要求1所述的提升1,3
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丙二醇生产菌株性能的工程菌，其特征在于：所述的1,3
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丙二醇生产...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德华，孙燕，张圆满，
申请(专利权)人：江苏清大智兴生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：