[发明专利]一株高效分泌D-阿洛酮糖 3-差向异构酶的基因工程菌株、构建方法及其应用

说明书

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一株高效分泌D‑阿洛酮糖3‑差向异构酶的基因工程菌株及其构建方法。本发明首先获得了来源于瘤胃菌Ruminococcus sp.5_1_39B_FAA的D‑阿洛酮糖3‑差向异构酶基因rdpe，构建重组表达质粒pMA5‑RDPE并转化枯草芽孢杆菌，实现了RDPE在枯草芽孢杆菌中组成型分泌表达。通过比较三个糖诱导型启动子，得到最优诱导型启动子P_xylA，并明显提高了RDPE的分泌水平。通过敲除木糖利用基因xylAB(xylA和xylB)，阻断了枯草芽孢杆菌的木糖代谢途径，进一步提高了RDPE的分泌量，并使诱导剂木糖的最优诱导浓度由4.0%降低为0.5%。最终，采用分批补料方式，在7.5 L发酵罐中对工程菌株1A751SD‑XR进行评价，RDPE的分泌水平最高可以达到95 U/mL和2.6 g/L。

技术领域

本发明属于工业生物技术领域，具体涉及一株高效分泌表达D-阿洛酮糖 3-差向异构酶的枯草芽孢杆菌基因工程菌株及其构建方法，以及将基因工程菌株用于发酵生产D-阿洛酮糖 3-差向异构酶的应用。

背景技术

稀少糖是存在于自然界中但含量极少的一类单糖及衍生物。随着人们对这类糖逐步了解，以阿洛酮糖与塔格糖为核心的功能性稀少糖研究得到迅速的发展，并引起众多研究者的关注。D-阿洛酮糖（D-Psicose）是一种稀有糖，它是D-果糖在C3位置的差向异构体。D-阿洛酮糖极其少量地存在于某些商业化的糖类和农产品中，并且很难通过化学方法进行合成。比如，D-阿洛酮糖存在于小麦、甘蔗和甜菜糖蜜中，也少量地存在于商业化的D-葡萄糖和D-果糖中。

D-阿洛酮糖的甜度为蔗糖的70%，然而其能量值仅为0.007 kcal/g，且能量吸收效率仅为蔗糖的0.3%，所以D-阿洛酮糖是一种非常理想的低卡路里甜味剂。D-阿洛酮糖已经被证明具有降血糖的作用，还可以抑制肝脏脂肪合成酶肠道α-糖苷酶的活性，从而减少腹部脂肪的累积。D-阿洛酮糖针对6-羟多巴胺诱导的细胞凋亡具有神经保护作用，也可以抑制因高含量葡萄糖刺激产生的单核细胞趋化性蛋白-1的表达，因此D-阿洛酮糖在治疗神经退行性和动脉粥样硬化疾病方面有很高的医疗价值。在食品行业中，D-阿洛酮糖因为其甜度、高溶解度、极低卡路里和很低的血糖反应的特点而被视为一种理想的蔗糖替代品。向食物中添加D-阿洛酮糖可以增加食物的凝固作用，且阿洛酮糖可以通过与食物蛋白产生美拉德反应而使食物具有更好的味道。与D-果糖和D-葡萄糖相比，D-阿洛酮糖可以产生更多抗氧化的美拉德反应产物，以使食物维持较高的抗氧化状态，从而具有更长的保质期。此外，还有报道称D-阿洛酮糖可以提高蛋清蛋白的起沫性能以及黄油饼干的质量。总之，D-阿洛酮糖在食品、保健及医药品领域有着十分重要的应用价值。