[發明專利]一種增強vgbS基因轉錄水平的谷氨酰胺轉氨酶高產菌株及其制備與發酵方法

在審

• 申請號: 202011567740.5
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN114686389A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 步國建;武立清;白林泉
• 申請（專利權）人: 江蘇東匯生物科技有限公司
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12N1/21;C12N15/76;C12N9/10;C12R1/465
• 代理公司: 上海德禾翰通律師事務所 31319
• 代理人: 夏思秋

本發明公開了一種提升谷氨酰胺轉氨酶產量的方法，通過增強vgbS基因的轉錄水平，從分子水平上提高微生物發酵過程中的溶氧水平，促進谷氨酰胺轉氨酶酶原的分泌，進而提升谷氨酰胺轉氨酶產量的方法。通過在茂原鏈霉菌IPIE中，利用TGase的啟動子TGasep*過量表達vgbS基因，得到高產谷氨酰胺轉氨酶的突變株TGS105。增強vgbS基因的轉錄水平可以有效提高微生物發酵過程中的溶氧水平、有利于谷氨酰胺轉氨酶酶原的分泌，最終可明顯提高谷氨酰胺轉氨酶產量。

技術領域

本發明屬于生物工程領域，涉及一種增強vgbS基因轉錄水平的谷氨酰胺轉氨酶高產菌株及其制備與發酵方法。

背景技術

谷氨酰胺轉氨酶(Transglutaminase，EC 2.3.2.13，TGase)是由茂原鏈霉菌(Streptomyces mobaraensis)產生的是一類以異肽鍵[ε-(γ-谷氨酰基)-賴氨酸]催化蛋白質或多肽鏈之間的酰基轉移反應的轉移酶，使Gln殘基和Lys殘基之間形成共價鍵，使得蛋白質或多肽發生交聯，從而改變蛋白質的功能性質。TGase是一種外分泌蛋白，分子量為37.9kD，由331 個氨基酸組成，在胞內以pre-pro-TGase的形式存在，通過跨膜運輸，識別信號肽，以 pro-TGase的前體蛋白的形式轉運到胞外。Pro-TGase不具有催化活性，經過金屬蛋白酶 TAMEP切割信號肽成為FRAP-TGase，再經絲氨酸蛋白酶SM-TAP切割成為最終成熟的TGase。

基于TGase獨特的蛋白交聯功能，使其在很多領域中都發揮著重要的作用，在食品領域通過交聯谷氨酰胺殘基和賴氨酸殘基能夠將小塊肉類結合成大塊提高原料的來源及利用率；在生物技術領域，TGase通過對蛋白質進行特異性修飾，從而用于生化檢測；在醫藥領域，因TGase修飾的蛋白結合反應條件溫和、操作簡單、對藥用蛋白原有的性質影響較小等優點，使其可以催化PEG對蛋白進行位點特異性位點修飾，同時，研究發現在 TGase的作用下，結合了抗體的細胞毒性藥物比非靶向細胞毒性藥物安全性高，并且具有更好的治療效果。

微生物發酵是嚴格耗氧的過程，由于氧氣在濃稠的發酵液中溶解度很低，所以溶氧成為提高產量的瓶頸性因素。

發明內容

為了克服現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供高產谷氨酰胺轉氨酶TGase 的菌株TGS105，以及一種通過增強vgbS基因的轉錄水平以提高TGase發酵水平的方法。本發明選擇優化后的vgbS基因，通過在茂原鏈霉菌IPIE中利用TGase的啟動子TGasep*過量表達vgbS基因，可以有效提高微生物發酵過程中的溶氧水平，提升谷氨酰胺轉氨酶酶原的分泌效率，最終提高谷氨酰胺轉氨酶的產量。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：

本發明提供了一種茂原鏈霉菌IPIE，由泰興東圣生物科技有限公司經菌種誘變獲得，所述菌株的分類名為茂原鏈霉菌Streptomyces mobaraensis IPIE，保藏于中國典型培養物保藏中心(CCTCC)，保藏地址是中國武漢武漢大學，保藏編號為CCTCC NO：M 2020197，保藏日期為2020年6月10日。

本發明還提供了一種高產谷氨酰胺轉氨酶TGase的菌株TGS105，所述菌株通過增強 vgbS基因的轉錄水平而獲得的。

進一步地，該菌株由茂原鏈霉菌IPIE過量表達來源于透明顫菌中優化后的vgbS基因后獲得。

進一步地，該菌株通過在茂原鏈霉菌IPIE中利用TGase的啟動子TGasep*過量表達vgbS基因后獲得。

所述菌株的vgbS基因過量表達。

“過量表達”指在受體菌茂原鏈霉菌IPIE染色體上插入一個拷貝的vgbS基因(來源于透明顫菌)，增強vgbS基因的轉錄水平。

所述菌株含有啟動子TGasep*過量表達來源于透明顫菌中優化后的vgbS基因的表達盒。