[發明專利]一種具有γ-松油烯合成能力的基因工程菌及其構建方法與應用

有效

• 申請號: 201710531551.4
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107354118B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 張海波;趙宏偉;咸漠;齊暢
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12N15/70;C12P5/00;C12R1/19
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發明公開了一種具有γ?松油烯合成能力的基因工程菌及其構建方法與應用，屬于基因工程技術領域。本發明工程大腸桿菌是通過異源表達羥甲基戊二酰輔酶A合成酶mvaS、羥甲基戊二酰輔酶A還原酶mvaE、甲羥戊酸激酶Erg12、磷酸甲羥戊酸激酶Erg8、甲羥戊酸焦磷酸脫羧酶Erg19和異戊烯基焦磷酸異構酶Idi1來重建甲羥戊酸合成MVA途徑，同時向菌體內導入香葉基焦磷酸合成酶GPPS2和γ?松油烯合成酶TPS2，利用該基因工程菌的生物轉化能力，能夠高效、綠色、環保地生產γ?松油烯。利用本發明基因工程菌發酵，γ?松油烯的產量可達80mg/L。本發明基因工程菌以及合成γ?松油烯的方法適用于實際工業生產。

技術領域

本發明涉及一種具有γ-松油烯合成能力的基因工程菌及其構建方法與應用，屬于基因工程技術領域。

背景技術

γ-松油烯，即1-甲基-4-(1-甲基乙基)-1,4-環己二烯，是一種單萜類化合物，可用做香料和食品添加劑。γ-松油烯不溶于水，溶于大多數有機溶劑和非揮發性油，能量密度為0.85g/cm³，在標準大氣壓下沸點為183℃，閃點為53℃，具有高能量密度、低冰點、高閃點的優點，經催化加氫或聚合后可作為高密度燃料應用于航空航天等領域，可有效的替代金剛烷、降冰片烯等高密度燃料前體。

目前γ-松油烯的來源主要是從馬纓丹(Lantana camara)精油、甜橙油和松節油中分離，或通過Birch反應而得，但是耗能高，工藝流程復雜且含量較低。γ-松油烯來源的短缺限制了其作為前體在高性能燃料行業的大宗應用。近年來γ-松油烯因其在高密度燃料行業的潛在應用價值引起了人們的關注。隨著合成生物學的發展，越來越多的化學品通過反應條件溫和，對環境友好的生物催化法合成。目前尚沒有將MVA途徑及香葉基焦磷酸合成酶(GPPS2)和γ-松油烯合成酶(TPS2)共表達利用甘油和葡萄糖等作為碳源合成γ-松油烯的報道。

發明內容

為解決現有技術中沒有以甘油或葡萄糖作為碳源合成γ-松油烯的方法，本發明提供了一種具有γ-松油烯合成能力的基因工程菌及其構建方法與應用，采用的技術方案如下：

本發明的目的在于提供一種具有γ-松油烯合成能力的基因工程菌，所述基因工程菌是在微生物中異源表達羥甲基戊二酰輔酶A合成酶基因mvaS、羥甲基戊二酰輔酶A還原酶基因mvaE、甲羥戊酸激酶基因ERG12、磷酸甲羥戊酸激酶基因ERG8、甲羥戊酸焦磷酸脫羧酶基因ERG19、焦磷酸異戊烯脂異構酶基因IDI1、香葉基焦磷酸合成酶基因GPPS2和γ-松油烯合成酶基因TPS2得到的重組菌。

所述γ-松油烯合成酶基因TPS2來源于百里香(Thymus vulgaris)，的GenBank序列登記號為KR920616；所述香葉基焦磷酸合成酶(GPPS2)來源于冷衫針茅(Abiesgrandis)，的GenBank序列登記號為AAN01134.1；所述羥甲基戊二酰輔酶A合成酶mvaS和羥甲基戊二酰輔酶A還原酶mvaE均來源于糞腸球菌(Enterococcus faecalis)，的GenBank序列登記號分別為AAG02439.1；所述甲羥戊酸激酶ERG12、磷酸甲羥戊酸激酶ERG8、甲羥戊酸焦磷酸脫羧酶ERG19和異戊烯基焦磷酸異構酶基因IDI1均來源于釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae ATCC4040002)，的GenBank序列登記號分別為:AJS99582.1、AJS99594.1、KZV08671.1、AJU24162.1。

進一步地，所述微生物為大腸埃希式菌(E.coli)(出發菌株)。