[发明专利]一种聚3‑羟基丙酸共聚物及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚3-羟基丙酸共聚物及其生产方法，属于基因工程技术领域。

背景技术

化石能源危机日益严重，生物燃料的制造成为研究焦点。生物柴油是生物液体燃料中最重要的一种。伴随着生物柴油的大量生产，其副产物甘油的大量积累。据初步估算，每生产10吨生物柴油会制造1吨的粗甘油。生物柴油的进一步增长，造成甘油价格的不断降低。充分利用价格低廉的甘油生产高附加值产品，可以带来巨大经济效益和环境效益，受到越来越多的重视。

聚羟基脂肪酸酯是一种通过微生物发酵获得的生物塑料，可以利用葡萄糖、甘油等廉价碳源合成(Drumright RE,Gruber PR,Henton DE.Polylactic acid technology.Adv Mater,2000；12:1841–6.)。其物理性能与传统塑料相似甚至优于传统塑料，具有生物降解性，不会造成污染，可用于制造医疗器械、包装材料、农田地膜等。

聚3-羟基丙酸(P3HP)是一种拥有广阔发展前景的新型可降解塑料，具有优异的生物材料性质和机械性能，比如具有高机械强度和拉伸强度、高断裂伸长量、生物降解性、生物相容性、无毒及热塑性等(Wang Q,Liu C,Xian M,Zhang YG,Zhao G.Biosynthetic pathway for poly(3-hydroxypropionate)in recombinant Escherichia coli.J Microbiol,2012,50(4):693-697.；Wang Q,Yang P,Liu C,Xue Y,Xian M,Zhao G.Biosynthesis of poly(3-hydroxypropionate)from glycerol by recombinant Escherichia coli.BioresourceTechnol,2013,131:548-51.；Wang Q,Yang P,Xian M,Yang Y,Liu C,Xue Y,Zhao G.Biosynthesis of poly(3-hydroxypropionate-co-3-hydroxybutyrate)with fully controllable structures from glycerol.BioresourTechnol,2013,142:741-4.)。聚3-羟基丙酸在性质上还存在一定缺陷，如熔点较低、结晶导致不透明等在一定程度上限制了其应用(Andreeβen B,Steinbuchel A.Biosynthesis and biodegradation of3-hydroxypropionate-containing polyesters.Appl Environ Microbiol,2010,76(15):4919-25.)。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种新型聚3-羟基丙酸共聚物，其结构式为：

本发明的一个目的在于提供一种产聚3-羟基丙酸-co-3-羟基戊酸(P(3HP-co-3HV))的基因工程菌，在宿主菌基因组上整合甘油脱水酶基因和甘油脱水酶再激活酶基因，并导入聚羟基脂肪酸合成酶基因、丙醛脱氢酶基因、β-酮脂酰辅酶A硫解酶基因、乙酰乙酰辅酶A还原酶基因和丙酰辅酶A合成酶基因，重组后的基因工程菌具有生物合成聚3-羟基丙酸-co-3-羟基戊酸的能力。

本发明的另一目的是提供一种产聚3-羟基丙酸-co-3-羟基戊酸基因工程菌的构建方法，该方法的步骤如下：

1)宿主菌基因的整合：将甘油脱水酶基因dhaB和甘油脱水酶再激活酶基因gdrAB整合到宿主菌基因组上，获得基因整合宿主菌；

2)重组质粒的构建：分别构建含有丙醛脱氢酶基因pduP、聚羟基脂肪酸合成酶基因phaC1和β-酮脂酰辅酶A硫解酶基因bktB、乙酰乙酰辅酶A还原酶基因phaB1、丙酰辅酶A合成酶基因pcs’的重组质粒；

3)基因工程菌的构建：将步骤2)所得的两个重组质粒导入步骤1)所得的基因整合宿主菌，获得基因工程菌。

所述宿主菌基因的整合，是通过搭桥PCR得到目的片段gdrAB-dhaB片段，以自杀质粒pRE112为媒介与大肠杆菌进行同源重组将gdrAB-dhaB整合到大肠杆菌基因组中得到基因整合宿主菌。