[發明專利]提高thaxtomin發酵產量的方法

有效

• 申請號: 201710886608.2
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN109554415B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 婁春波;趙學金
• 申請（專利權）人: 中國科學院微生物研究所
• 主分類號: C12P17/16
• 分類號: C12P17/16;C12N1/21;C12R1/465;C12R1/47;C12R1/61
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 朱學珺;董世豪

本發明涉及一種通過異源表達thaxtomin生物合成基因簇發酵生產thaxtomin A、thaxtomin B或thaxtomin D的方法。在優選的實施方式中，進一步應用合成生物學策略，使用基因簇編輯技術對thaxtomin生物合成途徑進行重新設計，將組成型強啟動子元件插入到基因簇中的txtAB、txtED和/或txtC操縱子轉錄起始位點的上游，進而提高thaxtomin的產量。

技術領域

本發明涉及微生物工程領域。更具體而言，本發明涉及利用合成生物學方法對thaxtomin表達菌株的thaxtomin生物合成基因簇進行異源表達，提高thaxtomin的產量。

背景技術

thaxtomin是由植物病原體鏈霉菌產生的一類植物毒素，可造成植物塊根或塊莖發生木栓化瘡痂狀病變。已經發現thaxtomin抑制正在發育的植物細胞合成纖維素，因此能夠將其作為天然除草劑，控制農田雜草生長而不對作物產生毒性(CN104284583A)。此外，還可將thaxtomin用于控制藻類污染(CN101677561A)。目前已知產生thaxtomin的鏈霉菌有4種，分別是瘡痂鏈霉菌(Streptomyces scabies)、酸性瘡痂鏈霉菌(Streptomycesacidiscabies)、番薯鏈霉菌(Streptomyces ipomoea)以及腫痂鏈霉菌(Streptomycesturgidiscabies)。

已報道制備包括thaxtomin A、thaxtomin B、thaxtomin C和thaxtomin D在內的多種thaxtomin類化合物的化學合成方法(J.Gelin等，J.Org.Chem.58，1993，第3473-3475頁；J.Moyroud等，Tetrahedron 52，1996，第8525-8543頁；US20140275541)。另外，加拿大已經批準將滅活的酸性瘡痂鏈霉菌RL-110^T菌株直接用作除草劑。然而目前，發酵生產thaxtomin類化合物的工藝仍存在發酵周期長(需要7-10天)以及產量低(天然產thaxtomin菌株的發酵產量一般為約20μg/mL)等缺陷。雖然本領域已預測出thaxtomin生物合成通路中的功能基因(Appl.Microbio.Biotechmol.，2013，97:8439-8453；Nature ChemicalBiology，8:814-816，2012；Antonie van Leeuwenhoek，2008，94:3-10；Francis IM等，2015，doi:10.1128/mBio.02018-14)，然而，本領域還沒有能夠有效改進thaxtomin合成通路從而提高thaxtomin產量的方法。

發明內容

在第一方面，本發明提供了一種生產thaxtomin的方法，所述方法包括在異源鏈霉菌中表達酸性瘡痂鏈霉菌(Streptomyces acidiscabies)的thaxtomin基因簇中的thaxtomin非核糖體肽合成酶A(TxtA)、thaxtomin非核糖體肽合成酶B(TxtB)、細胞色素P450型單加氧酶(TxtC)、NO合酶加氧酶(TxtD)以及4-硝基色氨酸合成酶(TxtE)，以及對所述異源鏈霉菌進行發酵；其中，所述異源鏈霉菌選自于如下的任一種鏈霉菌：天藍色鏈霉菌(Streptomyces coelicolor)、白色鏈霉菌(Streptomyces albus)以及委內瑞拉鏈霉菌(Streptomyces venezuelae)。

在第二方面，本發明提供了一種提高thaxtomin產量的方法，所述方法包括將編碼酸性瘡痂鏈霉菌的TxtA、TxtB、TxtC、TxtD以及TxtE的片段轉化至異源鏈霉菌；其中，所述異源鏈霉菌選自于如下的任一種鏈霉菌：天藍色鏈霉菌、白色鏈霉菌以及委內瑞拉鏈霉菌。

在第三方面，本發明提供了一種細菌，所述細菌表達酸性瘡痂鏈霉菌的TxtA、TxtB、TxtC、TxtD以及TxtE；其中，所述細菌選自于如下的任一種鏈霉菌：天藍色鏈霉菌、白色鏈霉菌或委內瑞拉鏈霉菌。

附圖說明