一种产1,3-丙二醇的基因工程菌制造技术

本发明专利技术涉及一种产1,3

【技术实现步骤摘要】
一种产1,3
‑
丙二醇的基因工程菌


[0001]本专利技术属于生物
，涉及一种产1,3
‑
丙二醇的基因工程菌，具体涉及一种产1,3
‑
丙二醇的基因工程菌及其在生产1,3
‑
丙二醇中的应用。

技术介绍

[0002]1,3
‑
丙二醇是一种重要的化学物质，已经被广泛应用于纺织品、树脂和药物等领域中，尤其是可以作为聚合物聚对苯二甲酸三甲酯(PTT)的合成单体。根据TechNavio(Infiniti Research Ltd)出版的Global 1,3
‑
Propanediol(PDO)Market 2020
‑
2024一书，全球1,3
‑
丙二醇(PDO)市场在2020年～2024年，将以11％的年复合成长率增长，并达到2亿9242万美元的规模。
[0003]1,3
‑
丙二醇的生产方法主要有化学合成法和生物合成法，化学合成法代表性工艺有丙烯醛法和环氧乙烷法，但是污染较为严重，副产物多，生物合成法通过微生物发酵生产，污染少，生物法合成1,3
‑
PDO成为一种替代化学合成最具潜力的策略。
[0004]因此，目前需要研究开发一种转化率高，经济性好，易于工业化生产的1,3
‑
PDO生物合成技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于为克服现有技术的不足提供一种1,3
‑
丙二醇的基因工程菌，该菌为高产1,3
‑
丙二醇的基因工程菌，利用该基因工程菌生产1,3
‑
丙二醇，转化率高，经济性好，易于工业化生产。
[0006]为此，本专利技术提供了一种产1,3
‑
丙二醇的基因工程菌，其合成1,3
‑
丙二醇的途径如下：
[0007](1)葡萄糖在微生物自身糖酵解途径的作用下生成草酰乙酸；
[0008](2)草酰乙酸在天冬氨酸氨基转移酶的作用下生成L
‑
天冬氨酸；
[0009](3)L
‑
天冬氨酸在天冬氨酸脱羧酶的催化作用下生成β
‑
丙氨酸；
[0010](4)β
‑
丙氨酸在β
‑
丙氨酸
‑
丙酮酸氨基转移酶的催化作用下生成丙二酸半醛；
[0011](5)丙二酸半醛在3
‑
羟基酸脱氢酶的催化作用下生成3
‑
羟基丙酸；
[0012](6)3
‑
羟基丙酸在3
‑
羟基丙酰辅酶A合成酶的催化作用下生成3
‑
羟基丙酰辅酶A；
[0013](7)3
‑
羟基丙酰辅酶A在醛脱氢酶的催化作用下生成3
‑
羟基丙醛；
[0014](8)3
‑
羟基丙醛在醇脱氢酶的催化作用下生成1,3
‑
丙二醇。
[0015]根据本专利技术，所述基因工程菌为包含编码天冬氨酸脱羧酶的基因panD、编码β
‑
丙氨酸
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丙酮酸氨基转移酶的基因bauA、经过密码子优化的编码3
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羟基酸脱氢酶的基因ydfG、经过密码子优化的编码醛脱氢酶的基因pdup、编码醇脱氢酶的基因yqhD、经过密码子优化的经过密码子优化的编码3
‑
羟基丙酰辅酶A合成酶的基因Msed_1456的重组宿主菌。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述编码天冬氨酸脱羧酶的基因panD来源于枯草芽孢杆菌168株(Bacillus subtilis strain 168)，其序列如SEQ No.1所示。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述编码β
‑
丙氨酸
‑
丙酮酸氨基转移酶的基因bauA来源于铜绿假单胞菌PAO1(Pseudomonas aeruginosa PAO1)，其序列如SEQ No.2所示。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述编码3
‑
羟基酸脱氢酶的基因ydfG来源于大肠杆菌K12株(Escherichia coli strain K12)，其序列如SEQ No.3所示。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述编码醛脱氢酶的基因pdup来源于肠道沙门氏菌(Salmonella enterica)，所述经过密码子优化的编码醛脱氢酶的基因pdup的序列如SEQ No.4所示。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述编码醇脱氢酶的基因yqhD来源于大肠杆菌K12株(Escherichia coli strain K12)，其序列如SEQ No.5所示。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述编码3
‑
羟基丙酰辅酶A合成酶的基因Msed_1456来源于金属球菌DSM 5348(Metallosphaera sedula DSM 5348)，所述经过密码子优化的编码3
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羟基丙酰辅酶A合成酶的基因Msed_1456的序列如SEQ No.6所示。
[0022]根据本专利技术，所述宿主菌包括大肠杆菌、谷氨酸棒状杆菌、酵母、以及经过改造的细菌、真菌。
[0023]在本专利技术的一些优选的实施例中，所述宿主菌为大肠杆菌。
[0024]在本专利技术的一些进一步优选的实施例中，所述宿主菌为大肠杆菌BW25113。
[0025]本专利技术还提供了一种如本专利技术上述的基因工程菌在生产1,3
‑
丙二醇中的应用。
[0026]根据本专利技术，所述应用包括将产1,3
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丙二醇的基因工程菌接入发酵培养基，进行发酵培养，然后对所获得的发酵培养液进行分离纯化，制得1,3
‑
丙二醇。
[0027]在本专利技术的一些实施例中，所述发酵培养条件为：发酵培养时间为72h，当菌体生长至OD600＝0.6～0.8时，加入IPTG，添加IPTG后，发酵温度从37℃转为30℃，IPTG诱导浓度为0.2mM；进一步优选地，体外添加天冬氨酸，且天冬氨酸添加量为2
‑
10g/L，更进一步优选为5
‑
10g/L。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，对所获得的发酵培养液进行分离纯化包括：
[0029]步骤S1，对发酵培养液进行第Ⅰ次离心分离，获得第Ⅰ上清液；
[0030]步骤S2，用乙腈将第Ⅰ上清液稀释1000倍，混匀后，获得溶液A；取200μL溶液A加入10μL三氯乙酰异氰酸酯进行衍生化，混匀；向衍生化后的溶液中加入190μL超纯水，混匀，获得第Ⅱ上清液；步骤S3，用0.22μm的有机相滤膜过滤第Ⅱ上清液，获得1,3
‑
丙二醇。
[0031]本专利技术人采用大肠杆菌为宿主细胞，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种产1,3
‑
丙二醇的基因工程菌，其合成1,3
‑
丙二醇的途径如下：(1)葡萄糖在微生物自身糖酵解途径的作用下生成草酰乙酸；(2)草酰乙酸在天冬氨酸氨基转移酶的作用下生成L
‑
天冬氨酸；(3)L
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天冬氨酸在天冬氨酸脱羧酶的催化作用下生成β
‑
丙氨酸；(4)β
‑
丙氨酸在β
‑
丙氨酸
‑
丙酮酸氨基转移酶的催化作用下生成丙二酸半醛；(5)丙二酸半醛在3
‑
羟基酸脱氢酶的催化作用下生成3
‑
羟基丙酸；(6)3
‑
羟基丙酸在3
‑
羟基丙酰辅酶A合成酶的催化作用下生成3
‑
羟基丙酰辅酶A；(7)3
‑
羟基丙酰辅酶A在醛脱氢酶的催化作用下生成3
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羟基丙醛；(8)3
‑
羟基丙醛在醇脱氢酶的催化作用下生成1,3
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丙二醇。2.根据权利要求1所述的基因工程菌，其特征在于，所述基因工程菌为包含编码天冬氨酸脱羧酶的基因panD、编码β
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丙氨酸
‑
丙酮酸氨基转移酶的基因bauA、编码3
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羟基酸脱氢酶的基因ydfG、经过密码子优化的编码醛脱氢酶的基因pdup、编码醇脱氢酶的基因yqhD、经过密码子优化的编码3
‑
羟基丙酰辅酶A合成酶的基因Msed_1456的重组宿主菌。3.根据权利要求2所述的基因工程菌，其特征在于，所述编码天冬氨酸脱羧酶的基因panD来源于枯草芽孢杆菌168株(Bacillus subtilis strain 168)，其序列如SEQ No.1所示；和/或，所述编码β
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丙氨酸
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丙酮酸氨基转移酶的基因bauA来源于铜绿假单胞菌PAO1(Pseudomonas aeruginosa PAO1)，其序列如SEQ No.2所示。4.根据权利要求2所述的基因工程菌，其特征在于，所述编码3
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羟基酸脱氢酶的基因ydfG来源于大肠杆菌K12株(Escherichia coli strain K12)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭天伟，李明达，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：