[發明專利]甘油脫氫酶突變體、產二羥基丙酮的工程菌及其用途

在審

• 申請號: 202210892893.X
• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115717132A
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 張保國;曾俊華;袁辰陽;張靜嫻
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: C12N9/04
• 分類號: C12N9/04;C12N15/53;C12N1/21;C12N15/74;C12P7/26;C12R1/01;C12R1/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 聶月美;許亦琳

本發明屬于生物技術領域，公開了甘油脫氫酶突變體、產二羥基丙酮的工程菌及其用途。所述的甘油脫氫酶突變體是以氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示的甘油脫氫酶為親本，將親本第527位突變和/或649位突變。本發明的甘油脫氫酶突變體能提高甘油脫氫酶表達量，本發明還利用構建了過表達上述突變體的工程菌，其能夠將甘油高效轉化為二羥基丙酮。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，具體涉及甘油脫氫酶突變體、產二羥基丙酮的工程菌及其用途。

背景技術

二羥基丙酮，又稱1,3-二羥基丙酮(1,3-dihydroxyacetone)簡寫為DHA，是一種簡單的多羥基類三碳酮糖。二羥基丙酮分子中含有一個酮基和兩個羥基，因此化學性質活潑，可參與多種化學反應，是一種重要的生物和化工原料，廣泛應用在化妝品、醫藥、食品和化工等領域。

二羥基丙酮的生產方法目前主要包括化學合成法和生物轉化法。化學合成法目前主要有兩種技術路線，一種路線是以甘油作為原料，利用金屬催化劑選擇性氧化甘油，從而得到二羥基丙酮，該方法中甘油的轉化率較低，同時還伴有甘油醛副產物的產生，不利于產品的分離純化；另外一種化學路線是甲醛在以含氮類雜環化合物等物質的催化下進行的甲醛自縮合反應，形成二羥基丙酮和二羥基丙酮聚合物，該方法存在二羥基丙酮的選擇性低、成本過高等弊端。與化學合成法相比，生物轉化法生產二羥基丙酮具有專一性強、反應條件溫和、底物利用率高、副產物少、生產工藝簡單的特點，同時生物法制備的二羥丙酮可應用于食品領域等優點，因此該方法成為了目前國內外生產二羥丙酮的主要手段。

生物轉化法生產二羥基丙酮的原理是利用微生物代謝產生的甘油脫氫酶或二羥基丙酮合成酶的作用將甘油或其它底物轉化為二羥基丙酮。其中用于二羥丙酮生產的微生物主要是醋酸桿菌屬和葡萄糖酸桿菌屬的一些菌株，其中尤以氧化葡萄糖酸桿菌(Gluconobacter oxydans)應用最多。通過培養基成分和培養條件優化、菌種篩選與基因工程改造以及生物轉化方式的改進，利用氧化葡萄糖酸桿菌轉化甘油生產二羥基丙酮的產量不斷得到提高。但是利用氧化葡萄糖酸桿菌生產二羥基丙酮的過程中，高濃度的底物甘油會抑制菌體生長和二羥基丙酮的生成，而高濃度的二羥基丙酮則會嚴重影響菌體對甘油的攝入速度，導致生物轉化工藝中甘油的轉化率和二羥基丙酮產量很難同時滿足目前的工業化生產需要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供甘油脫氫酶突變體、產二羥基丙酮的工程菌及其用途，以期解決現有技術中存在的微生物轉化甘油生產二羥基丙酮的產量低以及底物甘油轉化率低的問題。

為實現上述目的，本發明具體采用如下技術方案。

本發明的第一方面保護甘油脫氫酶突變體，所述的突變體是以氨基酸序列如SEQID NO.1所示的甘油脫氫酶為親本，將親本第527位突變和/或第649位突變。

在本發明一些實施方式中，所述的突變為單突變或多突變。

在本發明一些實施方式中，將親本第527位的色氨酸突變為丙氨酸。

在本發明某些具體實施方式中，將親本第649位的酪氨酸突變為丙氨酸。

在本發明某些具體實施方式中，將親本第527位的色氨酸突變為丙氨酸，甘油脫氫酶突變體(簡稱為單突變體W527A)的氨基酸序列包括如SEQ ID NO.3所示。

在本發明某些具體實施方式中，將親本第527位的色氨酸突變為丙氨酸和親本第649位的酪氨酸突變為丙氨酸，甘油脫氫酶突變體(簡稱為雙突變體W527A-Y649A)的氨基酸序列包括如SEQ ID NO.5所示。

本發明的第二方面保護與上文所述的突變體相關的生物材料，包括如下技術特征中的至少一項：

a)編碼如上文所述的突變體的核苷酸；

b)含有a)所述的核苷酸的重組表達載體；