[發明專利]一種提高衣康酸發酵產量的菌株及其構建和利用菌株生產衣康酸的方法

有效

• 申請號: 201210477312.2
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103834582A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 李建軍;黃雪年;呂雪峰;李悅明;張希銘;李霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所;青島科海生物有限公司
• 主分類號: C12N1/15
• 分類號: C12N1/15;C12N15/60;C12N15/63;C12P7/46;C12R1/66
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;李穎

技術領域

本發明涉及基因工程領域，具體的說是一種提高衣康酸發酵產量的菌株及其構建和利用菌株生產衣康酸的方法。

技術背景

衣康酸是一種重要的化工產品，被美國能源部認為是十二個重要高附加值化學品之一，主要用于腈綸化纖、樹脂、橡膠、涂料、造紙、醫藥、農藥、輕工、食品、絲綢等領域。目前國內外所有深層發酵生產衣康酸的工廠都采用土曲霉。如圖1所示，在土曲霉中衣康酸的代謝途徑是由三羧酸循環分流出來的，三羧酸循環中的順烏頭酸在順烏頭酸脫羧酶(cis-aconitic?acid?decarboxylase,CAD)的催化作用下脫羧形成衣康酸（Kanamasa,S.，Dwiarti,L.，Okabe,M.，Park?E.Y.,Cloning?andfunctional?characterization?of?the?cis-aconitic?acid?decarboxylase(CAD)gene?from?Aspergillus?terreus.Appl.Microbiol.Biotechnol.,2008,80,223-229）。Li等對土曲霉在高產和低產衣康酸兩種條件下的基因轉錄差異進行了比較分析，發現翻譯成順烏頭酸脫羧酶的cad基因在高產衣康酸條件下的轉錄水平顯著提高（Li,A.,van?Luijk,N.,Beek,M.,Caspers,M.,Punt,P.,van?der?Werf,M.,A?clone-basedtranscriptomics?approach?for?the?identification?of?genes?relevantfor?itaconic?acid?production?in?Aspergillus.Fungal?Genet.Biol.，2011,48,602-611），這一實驗結果表明，順烏頭酸脫羧酶是衣康酸生物合成途徑中的一個關鍵酶，在土曲霉中提高cad基因的表達水平將有助于提高衣康酸的發酵產量。

關于通過基因工程提高衣康酸發酵產量的研究至今僅有兩篇報道。Tevz等通過在土曲霉A156中過量表達6-磷酸果糖激酶突變體解除了針對磷酸果糖激酶的反饋抑制，強化了糖酵解途徑，把衣康酸的產量提高了大約2倍，同時發酵周期縮短(Tev,G.,M.,M.,Enhancing?itaconic?acid?production?by?Aspergillus?terreus.Appl.Microbiol.Biotechnol.,2010,87,1657-1664)；Lin等通過在土曲霉NRRL1960中過量表達透明顫菌血紅蛋白，提高了菌株對低氧的耐受性，并把衣康酸的發酵產量提高了17%（Lin,Y.H.,Li,Y.F.,Huang,M.C.,Tsai,Y.C.,Intracellular?expression?of?Vitreoscilla?hemoglobin?inAspergillus?terreus?to?alleviate?effect?of?a?short?break?in?aerationduirng?culture，Biotechnol.Lett.，2004，26,1067?1072）。但是，關于通過在土曲霉中過表達順烏頭酸脫羧酶提高衣康酸發酵產量的研究，至今未見報道。

發明內容

本發明目的在于提供一種提高衣康酸發酵產量的菌株及其構建和利用菌株生產衣康酸的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種提高衣康酸發酵產量的菌株，所述菌株為通過基因工程改造在土曲霉中插入烏頭酸脫羧酶基因表達盒PgpdAt1-cad-TtrpC得到的重組土曲霉。

提高衣康酸發酵產量的菌株的構建方法，通過基因工程改造構建順烏頭酸脫羧酶基因表達盒，將其插入土曲霉中得到含有順烏頭酸脫羧酶表達盒的重組土曲霉。

利用提高衣康酸發酵產量的菌株生產衣康酸的方法，通過基因工程改造構建順烏頭酸脫羧酶基因表達盒，將其插入土曲霉中得到含有順烏頭酸脫羧酶表達盒的重組土曲霉，過表達順烏頭酸脫羧酶來加強催化順烏頭酸生成衣康酸的反應過程，進而提高衣康酸產量。