[發明專利]一種高產氨基葡萄糖的解淀粉芽孢桿菌工程菌株及其應用

有效

• 申請號: 202210377397.0
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114836361B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 邱益彬;丁振中;管平海;方祥;高小燕;徐俊山
• 申請（專利權）人: 揚州日興生物科技股份有限公司
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12N15/55;C12N15/56;C12N15/75;C12P19/26;C12P19/02;C12R1/07
• 代理公司: 南京智轉慧移知識產權代理有限公司 32649
• 代理人: 朱進

本發明公開了一種高產氨基葡萄糖的解淀粉芽孢桿菌工程菌株及其應用，屬于生物工程技術領域。以模式菌株解淀粉芽孢桿菌DMS7為基礎，通過游離質粒表達含有淀粉酶基因的信號肽的核苷酸序列的密碼子優化的N?乙酰氨基葡萄糖脫乙酰酶基因，所述淀粉酶基因的信號肽的核苷酸序列如SEQ?ID?NO.1所示，所述密碼子優化的N?乙酰氨基葡萄糖脫乙酰酶基因的核苷酸序列如SEQ?ID?NO.2所示。本申請篩選得到適宜于GlcN生產的酶活高、轉化率高、耐高溫且穩定性高的具有N?乙酰氨基葡萄糖脫乙酰酶活性的脫乙酰酶，應用于工業生產中，不會被噬菌體侵蝕，且不需要提取轉乙酰酶和酶解后的滅酶等純化步驟，工藝流程簡化。

技術領域

本發明屬于生物工程技術領域，具體涉及一種高產氨基葡萄糖的解淀粉芽孢桿菌工程菌株及其應用。

背景技術

氨基葡萄糖(Glucosamine，GlcN)，又稱為葡萄糖胺，其分子式為C₆H₁₃O₅N。GlcN是天然的氨基單糖，在自然界中廣泛存在，其衍生物N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetyl-D-glucosamine，GlcNAc)是甲殼素(又稱為幾丁質)的結構單元。在微生物或動物來源的多糖中，GlcN通常以N-乙酰基衍生物(如甲殼素)或以3-O-α-羧乙基-D-葡萄糖胺(胞壁酸)的形式存在。在人體的軟骨組織、結締組織和細胞膜中，GlcN是代謝過程中多種生物大分子合成的中間產物。

由于GlcN逐漸被普及和廣泛使用，在過去的十多年，全球GlcN的需求量在不斷增加，刺激了其工業化生產的發展。目前，GlcN的工業化生產方法主要是通過酸水解反應得到，但酸水解反應往往需要較苛刻的反應條件。利用酸解法生產GlcN有兩種途徑：一種是利用幾丁質生產GlcN，通過來源于甲殼類動物的幾丁質在高溫條件下的酸水解得到GlcN；另一種是利用GlcNAc生產GlcN，將微生物發酵法得到的GlcNAc進行酸水解，脫乙酰基得到GlcN。但是在酸水解的過程中需要大量的酸試劑，會產生大量的廢酸，這會造成環境污染，同時也容易造成設備的損耗，并且在產品安全方面會存在潛在的問題。目前正在尋求能夠應用于GlcN的工業化生產的環境友好型生產方法。從植物中提取GlcN這一生產過程需要長時間的提取和高溫，并且產量過低，不適用于工業化生產。之后的研究報道了生產GlcN和GlcNAc的生物技術方法，但是在使用重組大腸桿菌發酵生產GlcN的過程中，GlcN降解速度快，并且其降解產物對宿主細胞具有抑制作用，這限制了GlcN產量的增加。且通過改造后的工程菌株的產量仍不是很高，且發酵過程中所需的葡萄糖較多，工業化成本高。雖然目前已有多種生產GlcN的環境友好型方法，但都尚未應用于GlcN的工業化大規模生產。因此，目前需要一種環境友好的，轉化率高、低成本且工藝簡單的GlcN生產方法來取代現有的傳統酸解法脫乙酰工藝。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明所要解決的技術問題在于提供一種高產氨基葡萄糖的解淀粉芽孢桿菌工程菌株；本發明所要解決的另一技術問題在于提供該解淀粉芽孢桿菌工程菌株在高產氨基葡萄糖中的應用。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種高產氨基葡萄糖的解淀粉芽孢桿菌工程菌株，以模式菌株解淀粉芽孢桿菌DMS7為基礎，通過游離質粒表達含有淀粉酶基因的信號肽的核苷酸序列的密碼子優化的N-乙酰氨基葡萄糖脫乙酰酶基因，所述淀粉酶基因的信號肽的核苷酸序列如SEQ?ID?NO.1所示，所述密碼子優化的N-乙酰氨基葡萄糖脫乙酰酶基因的核苷酸序列如SEQ?ID?NO.2所示，所述淀粉酶基因的信號肽的核苷酸序列連接在N-乙酰氨基葡萄糖脫乙酰酶基因的N端。

進一步的，以枯草桿菌游離質粒為表達載體構建的高產氨基葡萄糖的解淀粉芽孢桿菌工程菌株。

進一步的，本申請所用的枯草桿菌游離質粒為質粒pMA5。