基因工程菌及其应用和以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖的方法技术

本发明专利技术涉及生物工程领域，公开了基因工程菌及其应用和以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖的方法，所述基因工程菌能够共表达葡萄糖异构酶和D

【技术实现步骤摘要】
基因工程菌及其应用和以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖的方法


[0001]本专利技术涉及生物工程领域，具体涉及一株基因工程菌，所述基因工程菌在以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖中的应用，以及一种以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖的方法。

技术介绍

[0002]D
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阿洛酮糖(D
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psicose)是D
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果糖(D
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fructose)C
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3的差向异构体，其甜度相当于蔗糖的70％，热量相当于蔗糖0.3％，是一种具有特殊保健功能的新型功能性单糖。D
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阿洛酮糖具有与蔗糖相近的口感及容积特性，并与蔗糖一样可与食物中的氨基酸或蛋白质发生美拉德反应，可作为食品中蔗糖理想的替代品。动物实验显示，D
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阿洛酮糖具有控制2型糖尿病患者血糖的功效，同时对肥胖等相关疾病也一定的预防作用。动物与人体实验证明，D
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阿洛酮糖没有任何不良副作用。2011年8月，美国食品与药物管理局(FDA)确定D
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阿洛酮糖为公认安全使用物质(GRAS)，并可作为食品或食品添加剂的组成成分。D
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阿洛酮糖在膳食、保健、医药等领域拥有广阔的应用前景。
[0003]目前生产D
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阿洛酮糖的主要方法是酶法转化，以D
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果糖为底物，在D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶的催化下生成D
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阿洛酮糖。D
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>阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶的特点在于具有反应平衡常数，一般在28
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33％之间。D
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果糖是以葡萄糖为底物，在葡萄糖异构酶的催化下转化而来。葡萄糖异构酶也具有反应平衡常数，一般在42
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45％之间。D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶和葡萄糖异构酶的最适反应温度一般都在50
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60℃之间，并且都具有金属离子依赖性。因此，在葡萄糖异构酶和D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶共同存在的情况下，以葡萄糖为底物一步转化生成D
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阿洛酮糖，从而减少中间产物D
‑
果糖的纯化步骤，对于减少D
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阿洛酮糖的生产成本具有重要的生产意义，而采用能够共表达葡萄糖异构酶和阿洛酮糖差向异构酶的菌株是能够实现一步法转化的途径。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了提供一株基因工程菌，该基因工程菌能够共表达葡萄糖异构酶和D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶，用于一步法将葡萄糖转化为阿洛酮糖，减少中间产物D
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果糖的纯化步骤，对于减少D
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阿洛酮糖的生产成本具有重要的生产意义。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一株基因工程菌，所述基因工程菌能够共表达葡萄糖异构酶和D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶。
[0006]优选地，所述葡萄糖异构酶活性为具有SEQ ID NO.2所示氨基酸序列的酶。
[0007]优选地，编码所述葡萄糖异构酶的基因具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列。
[0008]优选地，所述D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶为具有SEQ ID NO.4所示氨基酸序列的酶。
[0009]优选地，编码所述D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶的基因具有SEQ ID NO.3所示的核苷酸序列。
[0010]优选地，所述葡萄糖异构酶以葡萄糖异构酶活性聚集体的形式存在，所述葡萄糖
异构酶活性聚集体包含葡萄糖异构酶和自聚集短肽。
[0011]优选地，所述D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶以D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶活性聚集体的形式存在，所述D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶活性聚集体包含D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶和自聚集短肽。
[0012]本专利技术第二方面提供如上所述的基因工程菌在以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖中的应用。
[0013]本专利技术第三方面提供一种以葡萄糖为原料生产阿洛酮糖的方法，该方法包括在如上所述的基因工程菌，或所述基因工程菌表达的葡萄糖异构酶或葡萄糖异构酶活性聚集体以及D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶或D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶的存在下，将葡萄糖转化为阿洛酮糖。
[0014]本专利技术所述的基因工程菌能够共表达葡萄糖异构酶和D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶，用于一步法将葡萄糖转化为阿洛酮糖，减少中间产物D
‑
果糖的纯化步骤，对于减少D
‑
阿洛酮糖的生产成本具有重要的生产意义。
[0015]在优选的条件下，比如优选的序列和菌株种类以及优选的酶的形态，能够进一步提高利用葡萄糖生产阿洛酮糖的产量以及葡萄糖的转化率。
附图说明
[0016]图1为实施例1中的pET30
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Rum55
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GSlinker
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Surgl质粒图谱；
[0017]图2是实施例1中葡萄糖异构酶和D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶融合蛋白的电泳图；
[0018]图3为实施例2中的pMA5
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Rum55
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GSlinker
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Surgl质粒图谱；
[0019]图4为实施例3中的pET
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Duet1
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Surgl
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L6KD
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Rum55
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ELK16质粒图谱；
[0020]图5是实施例3中Surgl
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L6KD和Rum55
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ELK16活性聚集体共表达蛋白电泳图。
具体实施方式
[0021]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0022]本专利技术第一方面提供一株基因工程菌，所述基因工程菌能够共表达葡萄糖异构酶和D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶。
[0023]在本专利技术中，所述葡萄糖异构酶的种类可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一株基因工程菌，其特征在于，所述基因工程菌能够共表达葡萄糖异构酶和D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶。2.根据权利要求1所述的基因工程菌，其中，所述葡萄糖异构酶来源于链霉菌(Streptomyces)、热杆菌(Fervidobacteriumsp.)和酸性嗜热菌(Acidothermuscellulolyticus)中的至少一种；优选地，所述葡萄糖异构酶来源于热杆菌，更优选来源于冈瓦红热杆菌(Fervidobacteriumgondwanense)；和/或所述D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶来源于嗜热嗜酸菌(Mesoaciditogalauensis)、瘤胃球菌(Ruminococcussp.)、解纤维梭菌(Clostridium cellulolyticum)、疾卡氏菌(Catonellamorbi)和布劳特氏菌(Blautiaschinkii)中的至少一种；优选地，所述D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶来源于瘤胃球菌，更优选来源于Ruminococcussp.CAG55。3.根据权利要求1所述的基因工程菌，其中，所述葡萄糖异构酶为(a)
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(e)中任意一项所述的酶：(a)具有SEQ ID NO.2所示氨基酸序列的酶；(b)SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸残基且仍具有葡萄糖异构酶活性的氨基酸序列所示的酶；(c)与SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列具有80％以上同源性，且具有葡萄糖异构酶活性的氨基酸序列所示的酶；(d)在(a)、(b)或(c)所述氨基酸序列的氨基末端和/或羧基末端连接有标签的氨基酸序列所示的酶；(e)在(a)、(b)或(c)所述氨基酸序列的氨基末端连接有信号序列的氨基酸序列所示的酶；优选地，所述葡萄糖异构酶活性为具有SEQ ID NO.2所示氨基酸序列的酶；优选地，编码所述葡萄糖异构酶的基因具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列或SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个核苷酸残基且仍能够表达具有葡萄糖异构酶活性的酶的核苷酸序列；更优选地，编码所述葡萄糖异构酶的基因具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列。4.根据权利要求1所述的基因工程菌，其中，所述D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶为(1)
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(5)中任意一项所述的酶：(1)具有SEQ ID NO.4所示氨基酸序列的酶；(2)SEQ ID NO.4所示的氨基酸序列经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸残基且仍具有D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶的氨基酸序列所示的酶；(3)与SEQ ID NO.4所示的氨基酸序列具有80％以上同源性，且具有D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶活性的氨基酸序列所示的酶；(4)在(1)、(2)或(3)所述氨基酸序列的氨基末端和/或羧基末端连接有标签的氨基酸序列所示的酶；(5)在(1)、(2)或(3)所述氨基酸序列的氨基末端连接有信号序列的氨基酸序列所示的酶；
优选地，所述D
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阿洛酮糖
‑3‑
差向异构酶为具有SEQ ID NO.4所示氨基酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李义，王靖，王小艳，张媛，佟毅，潘喜春，陶进，武丽达，赵国淼，李凡，安泰，
申请(专利权)人：中粮营养健康研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：