本发明专利技术涉及生物工程领域，尤其涉及过表达编码烷烃羟化酶的基因和酵母内源转运蛋白的基因在降解聚乙烯中的应用。本发明专利技术提供了过表达以下任一项基因在降解聚乙烯中的应用；编码酵母内源转运蛋白的基因；或编码烷烃羟化酶的基因；或编码烯烃单加氧酶的基因；或编码烷烃羟化酶的基因和编码烷烃羟化酶辅酶的基因。本发明专利技术选用的底盘细胞是能够利用多种油脂类物质作为碳源的解脂耶氏酵母细胞，能够非常有效地降解和氧化疏水性底物，并且开发了用于遗传学和分子生物学的强大工具，因此该酵母最近已被用作模型生物研究参与代谢的代谢途径。因此本发明专利技术通过合成生物学方法改造解脂耶氏酵母，得到了强化转运蛋白并表达膜蛋白烷烃羟化酶的解脂耶氏酵母。的解脂耶氏酵母。
【技术实现步骤摘要】
过表达编码烷烃羟化酶的基因和酵母内源转运蛋白的基因在降解聚乙烯中的应用
[0001]本申请要求于2023年06月06日提交中国专利局、申请号为202310663991.0、专利技术名称为“过表达编码烷烃羟化酶的基因和酵母内源转运蛋白的基因在降解聚乙烯中的应用”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
[0002]本专利技术涉及生物工程领域，尤其涉及过表达编码烷烃羟化酶的基因和酵母内源转运蛋白的基因在降解聚乙烯中的应用。
技术介绍
[0003]塑料是现代世界中应用最广泛、最重要的材料之一。然而，塑料的巨大生产和滥用给环境带来了巨大的负担。据报道，约58％的塑料垃圾被放置在垃圾填埋场或直接排放到环境中，24％被燃烧，只有18％的塑料垃圾被回收使用。一些研究人员估计，到2050年，自然环境中大约会有12000万吨塑料废物。，通过生物方法回收利用废弃塑料与常规的化学回收和物理回收相比，存在着能耗小，污染小，成本低等优点。近年来，已经有众多通过系统生物学方法改造各种模式生物或非模式生物降解塑料的先例。聚乙烯又是诸多类型的塑料中降解难度偏大的一种，目前已经有多种野生菌从含聚乙烯废弃物的环境中分离出来，包括红球菌、假单胞菌、芽孢杆菌、不动杆菌等。有野生菌能够将聚乙烯初步降解为长链脂肪族化合物(醇、醛、酸、烯烃、烷烃等)的混合物，如与铜绿假单胞菌PAO1孵育后，LDPE样品变成了长链脂肪酸、酯、碳氢化合物、含氧化合物(主要含有醛、酮、酯和醚等化合物、不饱和脂肪酸和某些未知化合物)。有研究人员从垃圾填埋场分离出了一个包含短芽孢杆菌和神经碱芽孢杆菌属的混菌体系。该混菌体系在PE样品上孵育140天后，LDPE和HDPE膜片的质量损失分别为58.2％和46.6％，LDPE和HDPE球的质量损失分别为45.7％和37.2％。此外，气相色谱
‑
质谱分析结果表明，PE样品被降解为顺式
‑2‑
氯乙烯基乙酸酯、三癸酸和十八烷酸。聚乙烯降解中间产物之一烯烃的微生物降解第一步一般为烯烃单加氧酶或烷烃羟化酶先将烯烃氧化为环氧化物，而环氧化物为制药、香料和聚合物工业的基本和通用的中间体结构单元。环氧化物也可以在微生物胞内氧化为邻二醇，邻二醇在微生物胞内进入TCA循环，进而被微生物代谢。还有研究人员，选用几种不同来源的真菌过氧化物酶实现了不同长度的长链末端烯烃的环氧化。除环氧化物外，末端烯烃的氧化产物还有末端醛。有研究人员对烷烃羟化酶基因alkB进行定点突变，得到了产物中末端醛与环氧化物相比占比更高的突变体V91W。此外，也有研究人员鉴定出能够代谢烯烃的野生菌，但是具体代谢机制目前还不够清晰。
[0004]现有的聚乙烯降解研究中，降解效果较好的菌株大部分都是从自然环境中分离出来的野生菌或野生菌群，但是大部分野生菌的基因组信息和代谢网络不清晰，难以进行基因操作。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了过表达编码烷烃羟化酶的基因和酵母内源转运蛋白的基因在降解聚乙烯中的应用。本专利技术选用的底盘细胞是能够利用多种油脂类物质作为碳源的解脂耶氏酵母细胞，能够非常有效地降解和氧化疏水性底物，并且开发了用于遗传学和分子生物学的强大工具，因此该酵母最近已被用作模型生物研究参与代谢的代谢途径。因此本专利技术通过合成生物学方法改造解脂耶氏酵母，得到了强化转运蛋白并表达膜蛋白烷烃羟化酶的解脂耶氏酵母。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了过表达以下任一项基因在降解聚乙烯中的应用；
[0008](I)、编码酵母内源转运蛋白的基因；或
[0009](II)、编码烷烃羟化酶的基因；或
[0010](III)、编码烯烃单加氧酶的基因；或
[0011](IV)、编码烷烃羟化酶的基因和编码烷烃羟化酶辅酶的基因。
[0012]在本专利技术的一些实施方案中，上述应用中，所述编码酵母内源转运蛋白的基因包括：ABC1；
[0013]所述编码烷烃羟化酶的基因包括：Pseudomonas aeruginosa PAO1来源的AlkB1和/或AlkB2；
[0014]所述编码烷烃羟化酶辅酶的基因包括：Pseudomonas aeruginosa PAO1来源的rubA1和/或rubB；
[0015]所述编码烯烃单加氧酶的基因包括：Streptomyces sp.来源的antF。
[0016]在本专利技术的一些实施方案中，上述应用中，所述编码酵母内源转运蛋白的基因具有：
[0017](1)、如SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列；或
[0018](2)、如(1)所示的核苷酸序列经取代、缺失或添加一个或多个碱基获得的核苷酸序列，且与(1)所示的核苷酸序列功能相同或相似的核苷酸序列；或
[0019](3)、与(1)或(2)所示的核苷酸序列至少有80％同一性的核苷酸序列；和/或
[0020]所述编码烷烃羟化酶的基因具有：
[0021](4)、如SEQ ID NO:2或如SEQ ID NO:3所示的核苷酸序列；或
[0022](5)、如(4)所示的核苷酸序列经取代、缺失或添加一个或多个碱基获得的核苷酸序列，且与(4)所示的核苷酸序列功能相同或相似的核苷酸序列；或
[0023](6)、与(4)或(5)所示的核苷酸序列至少有80％同一性的核苷酸序列；和/或
[0024]所述编码烷烃羟化酶辅酶的基因具有：
[0025](7)、如SEQ ID NO:4或如SEQ ID NO:5所示的核苷酸序列；或
[0026](8)、如(7)所示的核苷酸序列经取代、缺失或添加一个或多个碱基获得的核苷酸序列，且与(7)所示的核苷酸序列功能相同或相似的核苷酸序列；或
[0027](9)、与(7)或(8)所示的核苷酸序列至少有80％同一性的核苷酸序列；和/或
[0028]所述编码烯烃单加氧酶的基因具有：
[0029](10)、如SEQ ID NO:6所示的核苷酸序列；或
[0030](11)、如(10)所示的核苷酸序列经取代、缺失或添加一个或多个碱基获得的核苷
酸序列，且与(10)所示的核苷酸序列功能相同或相似的核苷酸序列；或
[0031](12)、与(10)或(11)所示的核苷酸序列至少有80％同一性的核苷酸序列。
[0032]在本专利技术的一些实施方案中，上述应用中，所述ABC1的序列SEQ ID NO:1为：
[0033][0034][0035]在本专利技术的一些实施方案中，上述应用中，所述AlkB1的序列SEQ ID NO:2为：
[0036][0037][0038]在本专利技术的一些实施方案中，上述应用中，所述AlkB2的序列SEQ ID NO:3为：
[0039][0040][0041]在本专利技术的一些实施方案中，上述应用中，所述rubA1的序列SEQ ID NO:4为：
[0042][0043]在本专利技术的一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.过表达以下任一项基因在降解聚乙烯中的应用；(I)、编码酵母内源转运蛋白的基因；或(II)、编码烷烃羟化酶的基因；或(III)、编码烯烃单加氧酶的基因；或(IV)、编码烷烃羟化酶的基因和编码烷烃羟化酶辅酶的基因。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述编码酵母内源转运蛋白的基因包括：ABC1；所述编码烷烃羟化酶的基因包括：Pseudomonas aeruginosa PAO1来源的AlkB1和/或AlkB2；所述编码烷烃羟化酶辅酶的基因包括：Pseudomonas aeruginosa PAO1来源的rubA1和/或rubB；所述编码烯烃单加氧酶的基因包括：Streptomycessp.来源的antF。3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述编码酵母内源转运蛋白的基因具有：(1)、如SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列；或(2)、如(1)所示的核苷酸序列经取代、缺失或添加一个或多个碱基获得的核苷酸序列，且与(1)所示的核苷酸序列功能相同或相似的核苷酸序列；或(3)、与(1)或(2)所示的核苷酸序列至少有80％同一性的核苷酸序列；和/或所述编码烷烃羟化酶的基因具有：(4)、如SEQ ID NO:2或如SEQ ID NO:3所示的核苷酸序列；或(5)、如(4)所示的核苷酸序列经取代、缺失或添加一个或多个碱基获得的核苷酸序列，且与(4)所示的核苷酸序列功能相同或相似的核苷酸序列；或(6)、与(4)或(5)所示的核苷酸序列至少有80％同一性的核苷酸序列；和/或所述编码烷烃羟化酶辅酶的基因具有：(7)、如SEQ ID NO...
【专利技术属性】
技术研发人员：元英进，张妮，丁明珠，曹志北，尚昱彤，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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