磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶突变体及其应用制造技术

本发明专利技术提供磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶突变体及其应用。将芽孢杆菌属微生物中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶第147位氨基酸由赖氨酸(K)突变为精氨酸(R)或组氨酸(H)后，腺苷、肌苷产量均有提升，突变体pckA

【技术实现步骤摘要】
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶突变体及其应用


[0001]本专利技术属于微生物工程
，具体地说，涉及磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶突变体及其应用。

技术介绍

[0002]核苷是一类糖苷的总称。核苷是核酸和核苷酸的组成成分。核苷是由D
‑
核糖或D
‑
Z
‑
脱氧核糖与嘧啶碱或嘌呤碱缩合而成。核苷一般为无色结晶，不溶于普通有机溶剂，易溶于热水，熔点为160～240℃。由D
‑
核糖生成的核苷称核糖核苷，参与RNA组成；由D
‑
α
‑
脱氧核糖生成的核苷称脱氧核糖核苷，参与DNA组成。D
‑
核糖与腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶或尿嘧啶缩合生成相应的腺嘌呤核糖核苷、鸟嘌呤核糖核苷、胞嘧啶核糖核苷、胸腺嘧啶核糖核苷和尿嘧啶核糖核苷，分别简称为腺苷(A)、鸟苷(G)、胞苷(C)、胸苷(T)和尿苷(U)。
[0003]鸟苷和肌苷在食品和医药行业有着广泛的作用。在食品领域，鸟苷和肌苷分别是鸟苷酸二钠和肌苷酸二钠的重要前体，而鸟苷酸二钠与肌苷酸二钠组合使用作为食品增鲜剂，广泛应用于鸡精、酱油等调味品中。在医药领域，鸟苷和肌苷可以作为多种抗病毒药物的医药中间体，如无环鸟苷、三氮唑核苷、三磷酸鸟苷钠等都需要鸟苷作为合成原料。肌苷是肌苷酸的重要前体，而肌苷酸可以作为合成腺苷酸(AMP)和鸟苷酸(GMP)的前体，适用于各种原因引起的白细胞减少症、血小板减少症、各种心脏疾患、急性及慢性肝炎、肝硬化等，此外还可治疗中心视网膜炎、视神经萎缩等。
[0004]目前，微生物发酵是生产核苷的主要方法，主要使用的微生物包括枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、短小芽孢杆菌等。在生长菌株的选育与改造过程中，通过使用紫外诱变、硫酸二乙酯诱变育种，定向选育核苷高产菌株；或者根据细菌中核苷酸的代谢路径和调节机理，深入了解菌株遗传背景及菌株特性，通过代谢工程手段，有目的性地对菌株进行改造，以获得性状优良、能够高产核苷的生产菌株。但目前核苷菌种的发酵性能仍较差，核苷的转化率仍较低，不能满足大规模工业化生产的需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶突变体及其应用。
[0006]为了实现本专利技术目的，第一方面，本专利技术提供一种磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶突变体，所述突变体包含磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶第147位氨基酸由K到R或H的突变。
[0007]本专利技术中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在NCBI上的参考序列编号为NP_390934.2。
[0008]第二方面，本专利技术提供编码所述磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶突变体的核酸分子。
[0009]第三方面，本专利技术提供含有所述核酸分子的生物材料，所述生物材料包括但不限于重组DNA、表达盒、转座子、质粒载体、病毒载体或工程菌。
[0010]第四方面，本专利技术提供所述核酸分子或含有所述核酸分子的生物材料的以下任一应用：
[0011](1)用于核苷的发酵生产；
[0012](2)用于提高核苷的发酵产量；
[0013](3)用于构建产核苷的基因工程菌。
[0014]第五方面，本专利技术提供核苷生产菌株的构建方法，利用基因工程手段，在具有核苷生产能力的微生物基因组中引入突变，使其编码的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶包含K147R或K147H突变位点。
[0015]或者，
[0016]利用基因工程手段，在具有核苷生产能力的微生物基因组中引入突变，使其编码的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶包含K147R或K147H突变位点，且使其编码的丙酮酸激酶包含T101K、T101R或T101P突变位点。
[0017]或者，
[0018]利用基因工程手段，在具有核苷生产能力的微生物基因组中引入突变，使其编码的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶包含K147R或K147H突变位点，且使其编码丙酮酸羧化酶的pycA基因包含第一个碱基由T到G或A的突变。
[0019]或者，
[0020]利用基因工程手段，在具有核苷生产能力的微生物基因组中引入突变，使其编码的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶包含K147R或K147H突变位点，且使其编码的丙酮酸激酶包含T101K、T101R或T101P突变位点，且使其编码丙酮酸羧化酶的pycA基因包含第一个碱基由T到G或A的突变。
[0021]其中，所述微生物为芽孢杆菌属菌种，如枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌或短小芽孢杆菌。优选枯草芽孢杆菌或解淀粉芽孢杆菌，更优选B.subtilis A1(参见CN201910599510.8)或B.a 8333。
[0022]B.a 8333菌株的构建过程如下(参见CN202111266398.X)：以菌株DSM7(ATCC23350，参见文献Genome sequence of B.amyloliquefaciens type strain DSM7
T reveals differences to plant
‑
associated B.amyloliquefaciens FZB42)基因组为模板，guaB
‑
1f/1r和guaB
‑
2f/3r为引物，使用Phusion超保真聚合酶(New England BioLabs)扩增出2个片段。用引物guaB
‑
1f/3r将2个片段融合，获得重组片段(ORF区核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示)。将guaB
L454F
片段与pKSU质粒(pKSU质粒由南开大学王淑芳教授惠赠，参见A markerless gene replacement method for B.amyloliquefaciens LL3 and its use in genome reduction and improvement of poly
‑
γ
‑
glutamic acid production[J]，Applied Microbiology and Biotechnology,2014,98(21):8963
‑
8973.Zhang W,Gao W,Feng J,et al DOI:10.1007/s00253
‑
014
‑
5824
‑
2)经SalI/PstI双酶切、组装、转化等操作后得到重组质粒pKSU
‑
guaB
L454F
。转化至B.a 836菌株(参见CN112574934A)中，用含2.5μg/mL氯霉素的LB平板在30℃下筛选转化子，将获得的转化子接到5ml LB液体培养基中，42℃200rpm培养12h并传一代，稀释涂布至含5μg/mL氯霉素的LB平板获得一次重组子；将一次重组子接到5ml LB液体培养基中，42℃200rpm培养12h并传一代，稀释涂布含0.8μM 5
‑
FU的LB平板筛选二次重组子，筛选获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶突变体，其特征在于，所述突变体包含磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶第147位氨基酸由K到R或H的突变；其中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在NCBI上的参考序列编号为NP_390934.2。2.编码权利要求1所述突变体的核酸分子。3.含有权利要求2所述核酸分子的生物材料，所述生物材料为重组DNA、表达盒、转座子、质粒载体、病毒载体或工程菌。4.权利要求2所述核酸分子或权利要求3所述生物材料的以下任一应用：(1)用于核苷的发酵生产；(2)用于提高核苷的发酵产量；(3)用于构建产核苷的基因工程菌。5.核苷生产菌株的构建方法，其特征在于，利用基因工程手段，在具有核苷生产能力的微生物基因组中引入突变，使其编码的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶包含K147R或K147H突变位点；其中，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在NCBI上的参考序列编号为NP_390934.2；或者，利用基因工程手段，在具有核苷生产能力的微生物基因组中引入突变，使其编码的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶包含K147R或K147H突变位点，且使其编码的丙酮酸激酶包含T101K、T101R或T101P突变位点；其中，丙酮酸激酶在NCBI上的参考序列编号为NP_390796.1；或者，利用基因工程手段，在具有核苷生产能力的微生物基因组中引入突变，使其编码的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶包含K147R或K147H突变位点，且使其编码丙酮酸羧化酶的pycA基因包含第一个碱基由T到G或A的突变；或者，利用基因工程手段，在具有核苷生产能力的微生物基因组中引入突变，使其编码的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶包含K147R或K147H突变位点，且使其编码的丙酮酸激酶包含T101K、T101R或T101P突变位点，且使其编码丙酮酸羧化酶的pycA基因包含第一个碱基由T到G或A的突变；其中，所述微生物为芽孢杆菌属(Bacillus)菌种。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述微生物为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtil...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴涛，薛婷莉，栾明月，姚佳琪，胡丹，张庆帅，
申请(专利权)人：廊坊梅花生物技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：