[發(fā)明專利]一種重組谷氨酸棒桿菌及其在生產(chǎn)2-吡咯烷酮中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911376514.6
• 申請(qǐng)日: 2019-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN110951664B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 饒志明;馬振鋒;徐美娟;楊套偉;張顯;邵明龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N1/21
• 分類號(hào): C12N1/21;C12N15/54;C12N15/60;C12N15/77;C12P17/10;C12R1/15
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 林娟

本發(fā)明公開了一種重組谷氨酸棒桿菌及其在生產(chǎn)2?吡咯烷酮中的應(yīng)用，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種可高產(chǎn)2?吡咯烷酮的重組谷氨酸棒桿菌Corynebacterium glutamicum/pXMJ 19/ΔargB?gad?N2?act，將此重組谷氨酸棒桿菌Corynebacterium glutamicum/pXMJ 19/ΔargB?gad?N2?act接種至發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)酵72h，即可使發(fā)酵液中2?吡咯烷酮的產(chǎn)量高達(dá)8±0.3g/L。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種重組谷氨酸棒桿菌及其在生產(chǎn)2-吡咯烷酮中的應(yīng)用，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

2-吡咯烷酮(2-Pyrrolidone)又名吡咯酮、氮戊環(huán)酮、丁內(nèi)酰胺，可被用作尼龍、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以及乙烯基吡咯烷酮等多種化合物的前體，在工業(yè)上具有許多重要的應(yīng)用。

目前，工業(yè)上常通過(guò)化學(xué)法生產(chǎn)2-吡咯烷酮。化學(xué)法主要為先將1,4-丁二醇脫氫得到γ-丁內(nèi)酯，然后將γ-丁內(nèi)酯水溶液與氨反應(yīng)得到2-吡咯烷酮。但是，利用化學(xué)法生產(chǎn)2-吡咯烷酮具有高耗能、工藝繁瑣、反應(yīng)條件苛刻、污染嚴(yán)重以及安全性低等的缺陷，不再適應(yīng)我國(guó)限制高能耗行業(yè)發(fā)展和節(jié)能減排政策逐步實(shí)行的環(huán)境。

也有人嘗試通過(guò)生物法生產(chǎn)2-吡咯烷酮。生物法主要是通過(guò)異源表達(dá)來(lái)源鏈霉菌(Streptomyces aizunensis)中的ORF27基因，以L-谷氨酸作為底物溫和發(fā)酵得到2-吡咯烷酮。與化學(xué)法相比，生物法具有安全、綠色、可持續(xù)發(fā)展等的優(yōu)勢(shì)。但是，現(xiàn)有的生物法也仍存在一定的缺陷，例如，Zhang,J.(2016)等人構(gòu)建了一株可產(chǎn)2-吡咯烷酮的重組大腸桿菌，將此重組大腸桿菌發(fā)酵31h，僅可使發(fā)酵液中2-吡咯烷酮的含量達(dá)1.1g/L，產(chǎn)量過(guò)低(具體可見參考文獻(xiàn)“Zhang,J.,Kao,E.,Wang,G.,Baidoo,E.E.K.,Chen,M.,and Keasling,J.D.(2016)Metabolic engineering of Escherichia coli for the biosynthesis of 2-pyrrolidone,Metab Eng Commun 3,1-7.”)。

上述缺陷使得現(xiàn)有的生物法無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)2-吡咯烷酮的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，因此，急需找到一種可高產(chǎn)2-吡咯烷酮的微生物以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

[技術(shù)問題]

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可高產(chǎn)2-吡咯烷酮的重組谷氨酸棒桿菌。

[技術(shù)方案]

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種重組谷氨酸棒桿菌，所述重組谷氨酸棒桿菌以谷氨酸棒桿菌為宿主，敲除編碼N-乙酰谷氨酸激酶的基因，且表達(dá)編碼谷氨酸脫羧酶的基因和編碼β-丙氨酸CoA轉(zhuǎn)移酶的基因。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述編碼β-丙氨酸CoA轉(zhuǎn)移酶的基因的上游連接有核苷酸序列如SEQ ID No.1所示的調(diào)控基因。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述編碼N-乙酰谷氨酸激酶的基因的核苷酸序列如SEQ ID No.2所示。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述編碼谷氨酸脫羧酶的基因來(lái)源于大腸桿菌(Escherichia coli)。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述編碼谷氨酸脫羧酶的基因的核苷酸序列如SEQID No.3所示。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述編碼β-丙氨酸CoA轉(zhuǎn)移酶的基因來(lái)源于丙酸梭菌(Clostridiumpropionicum)。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述編碼β-丙氨酸CoA轉(zhuǎn)移酶的基因的核苷酸序列如SEQ ID No.4所示。