重组红色红球菌及其在化合物合成中的应用制造技术

本申请涉及重组红色红球菌及其在化合物合成中的应用，该重组红色红球菌中的类胡萝卜素合成基因被降低表达或敲除；降低表达或敲除的所述类胡萝卜素合成基因包括编码

【技术实现步骤摘要】
重组红色红球菌及其在化合物合成中的应用


[0001]本申请涉及基因工程和合成生物
，具体涉及一种重组红色红球菌及其在化合物合成中的应用
。

技术介绍

[0002]红色红球菌是一种革兰氏阳性菌，在生物催化
、
生物降解和生物质利用等方面有重要的应用
。
目前含腈水合酶
、
腈水解酶
、
酰胺酶
、
转氨酶
、
环氧化物水解酶等重要工业酶的红球菌作为生物催化剂，已被广泛应用于酰胺
、
羧酸
、
手性医药中间体等重要化合物的工业化生产中
。
然而，在制备高浓度目标化学品时，底物或产物浓度过高
、
反应放热等问题容易导致红球菌细胞破裂，释放色素，导致产物溶液颜色加深，影响产品质量，增加产品后处理成本
。
因此，降低红球菌细胞内的色素含量，对于提高红球菌细胞催化产物的产品质量
、
降低生产成本有重要意义
。
[0003]类胡萝卜素是一类由类异戊二烯聚合物构成的天然色素，广泛存在于动物
、
植物
、
真菌
、
藻类和细菌中，较为常见的是
C40
骨架的番茄红素
、
β
‑
胡萝卜素
、
玉米黄质
、
虾青素
、
辣椒红素等四萜类化合物
。
多数红球菌可合成较大量的天然类胡萝卜素，故菌落颜色呈现橙黄色或红色
。
红球菌在生物催化反应中释放的色素主要为类胡萝卜素，但迄今为止，尚未有通过基因工程改造弱化红球菌色素合成的相关报道
。
[0004]虽然类胡萝卜素生物合成的主要途径已基本明确，但大多数红球菌中类胡萝卜素合成的关键基因尚不清晰，特别是红色红球菌的类胡萝卜素合成相关途径迄今未见报道
。
红球菌通常含有冗余基因序列，有时存在多个不同基因编码相同功能的蛋白，但其活性通常存在较大差异，且难以预测具体哪个基因起主要催化作用，这也进一步增加了关键基因鉴定的难度
。

技术实现思路

[0005]基于此，本申请有必要提供一种降低色素合成的重组红色红球菌，及其在酰胺类
、
羧酸类等化合物合成中的应用
。
[0006]具体技术方案如下：一种重组红色红球菌，所述重组红色红球菌中的类胡萝卜素合成基因被降低表达或者敲除；降低表达或者敲除的所述类胡萝卜素合成基因包括编码
GGPP
合成酶的基因
crtE
‑
1、
编码八氢番茄红素脱氢酶的基因
crtI、
编码胡萝卜素合成相关膜蛋白的基因
crtM
和编码八氢番茄红素合成酶的基因
crtB
的至少一个
。
[0007]在其中一个实施例中，降低表达或者敲除的所述类胡萝卜素合成基因包括编码
GGPP
合成酶的基因
crtE
‑1和
/
或编码八氢番茄红素脱氢酶的基因
crtI。
[0008]所述的重组红色红球菌在化合物合成中的应用
。
[0009]在其中一个实施例中，所述化合物包括酰胺类化合物
、
羧酸类化合物
、
手性环氧化物和手性胺类化合物中的一种或多种
。
[0010]相对于传统技术，本申请具备如下有益效果：本申请分析和鉴定了与红色红球菌的类胡萝卜素合成的关键基因，通过使类胡萝卜素合成的关键基因失活，构建了不同的类胡萝卜素合成弱化的重组红色红球菌，筛选得到不影响红球菌的生长和产酶
、
同时降低色素含量的重组红色红球菌
。
进一步将其用于酰胺类
、
羧酸类
、
手性环氧化物和手性胺类等化合物合成，提高化合物的质量
。
附图说明
[0011]图1为红色红球菌的类胡萝卜素合成基因分布；图2为抑制不同的类胡萝卜素合成基因对类胡萝卜素含量的影响；图3为抑制不同的类胡萝卜素合成基因对红球菌生长的影响；图4为抑制不同的类胡萝卜素合成基因对红球菌腈水合酶活性的影响；图5为重组菌
TH
‑
crtE1
和
TH
‑
control
的菌体颜色对比；图6为重组菌
TH
‑
crtE1
和
TH
‑
control
所合成丙烯酰胺水合液的颜色对比
。
具体实施方式
[0012]为使本申请的上述目的
、
特征和优点能够更加明显易懂，下面对本申请的具体实施方式做详细的说明
。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请
。
但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制
。
[0013]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同
。
本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请
。
本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合
。
[0014]为解决反应过程中红色红球菌的色素释放影响红球菌细胞催化产物的产品质量的问题，本申请首先通过生物信息技术分析了红色红球菌类胡萝卜素合成的关键基因，其包括编码
GGPP
合成酶的基因
crtE
‑1和
crtE
‑
2、
编码八氢番茄红素脱氢酶的基因
crtI、
编码胡萝卜素合成相关膜蛋白的基因
crtM、
编码八氢番茄红素合成酶的基因
crtB、
编码番茄红素
β
‑
环化酶
crtY。
通过基因失活（抑制或敲除）构建不同的色素合成弱化的重组红色红球菌，筛选得到不影响红球菌的生长和产酶
、
同时降低色素含量的菌株
。
将其用于酰胺类
、
羧酸类
、
手性环氧化物和手性胺类等化合物合成，提高化合物的品质
。
[0015]本申请一实施方式提供了一种降低色素合成的重组红色红球菌，该重组红色红球菌中的类胡萝卜素合成基因被表达抑制或敲除
。
其中，表达抑制或敲除的类胡萝卜素合成基因包括编码
GGPP
合成酶的基因
crtE
‑
1、
编码八氢番茄红素脱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种重组红色红球菌，其特征在于，所述重组红色红球菌中的类胡萝卜素合成基因被降低表达或者敲除；降低表达或者敲除的所述类胡萝卜素合成基因包括编码
GGPP
合成酶的基因
crtE
‑
1、
编码八氢番茄红素脱氢酶的基因
crtI、
编码胡萝卜素合成相关膜蛋白的基因
crtM
和编码八氢番茄红素合成酶的基因
crtB
的至少一个
。2.
根据权利要求1所述重组红色红球菌，其特征在于，降低表达或者敲除的所述类胡萝卜素合成基因包括编码
GGPP
合成酶的基因
crtE
‑1和
/
或编码八氢番茄红素脱氢酶的基因
crtI。3.
根据权利要求1或2所述重组红色红球菌，其特征在于，敲除包括敲除类胡萝卜素合成基因的部分或全部
。4.
根据权利要求3所述重组红色红球菌，其特征在于，所述编码
GGPP
合成酶的基因
crtE
‑1的核苷酸序列如
SEQ ID NO:1
所示，所述编码八氢番茄红素脱氢酶的基因
crtI
的核苷酸序列如
SEQ ID NO:3
所示，所述编码胡萝卜素合成相关膜蛋白的基因
crtM
的核苷酸序列如
SEQ ID NO:4
所示，所述编码八氢番茄红素合成酶的基因
crtB
的核苷酸序列如
SEQ ID NO:5
所示
。5.
根据权利要求3所述重组红色红球菌，其特征在于，敲除类胡萝卜素合成基因的方法包括同源重组双交换方法
。6.
根据权利要求5所述重组红色红球菌，其特征在于，利用所述同源重组双交...

【专利技术属性】
技术研发人员：于慧敏，梁有向，郑煜堃，陈博，王苗苗，李楠楠，赵明，
申请(专利权)人：北京衍微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：