[发明专利]一种重组微生物、其制备方法及其在生产辅酶Q10中的应用

说明书

本发明涉及一种重组微生物、其制备方法及其在生产辅酶Q10中的应用。具体地，本发明提供一种外源导入编码全局调控蛋白irrE的基因来构建重组微生物的方法，该重组微生物适用于发酵法生产辅酶Q10，特别适用于生产氧化型辅酶Q10。本发明的重组微生物具有抗逆性，对包括高渗透压和高氧化还原电位在内的恶劣环境具有较好的耐受性，因此可以显著提高辅酶Q10，特别是氧化型辅酶Q10的产量。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种重组微生物及其在生产辅酶Q10中的应用。

背景技术

辅酶Q10(CoQ10)又名泛醌、癸烯醌，化学名称为2，3-二甲氧基-5-甲基-6-癸异戊烯苯醌。辅酶Q10的生物活性来自于其醌环的氧化还原特性及其侧链的理化性质，它是细胞自身产生的天然抗氧化剂和细胞代谢激活剂，其具有抗氧化、消除自由基、提高机体免疫力、抗衰老等功能，临床上广泛应用于各类心脏病、癌症、糖尿病、急慢性肝炎、帕金森症等疾病的治疗，而且在食品、化妆品及抗衰老保健品方面也有很多的应用。

微生物发酵法是目前辅酶Q10的主要生产方式。利用微生物发酵法生产辅酶Q10，无论是从产品的质量还是安全性方面，都有较大的竞争优势，适用于大规模的工业化生产。但在微生物生长或增殖过程中，尤其是在工业发酵环境下通常会遭遇各种恶劣环境的外部压力。例如发酵环境中渗透压、pH、溶氧、营养物质等条件存在一定的波动性。微生物的生长受其影响，具有不易掌控的特性，辅酶Q10的生产也具有不稳定性。同时受发酵环境限制，工业生产中的生物量难以进一步提高。因此有必要提高辅酶Q10生产菌对恶劣环境的耐受能力，从而进一步提高辅酶Q10的产量。

已报道的辅酶Q10发酵相关技术的研究主要集中在通过基因工程技术改造来提高辅酶Q10的生产水平，或通过菌种诱变处理、单一因素优化调整实验来考察其对产物合成的影响，也有的专利文献报道采用通过发酵过程中关键参数的在线控制来优化发酵过程。这些研究和技术虽然也起到一定的作用，但都未从根本上提高辅酶Q10生产菌对恶劣环境的耐受能力，从而达到提高产能的目的。

如专利文献1提出通过调节氧消耗速率(溶氧)和电导率(补加营养素速率)协同控制辅酶Q10的发酵过程；专利文献2则以发酵过程中的菌体形状为判断依据来调节工艺参数；专利文献3通过改造类红球细菌来提高微生物合成辅酶Q10的能力。这些工艺共同的特点是生产出的辅酶Q10都是氧化型辅酶Q10和还原型辅酶Q10的混合物，且还原型辅酶Q10的比例相对高。特别是专利文献4所述的工艺，在发酵结束后，微生物产出的辅酶Q10中还原型辅酶Q10的含量在70％以上。

专利文献5中公开了一种氧化型辅酶Q10的发酵生产方法。该专利通过在Q10合成积累阶段的后期调控氧化还原电势ORP，使菌株生产出高含量的氧化型辅酶Q10，其中氧化型辅酶Q10的含量为96％以上，但该方法未解决高氧化还原电位对生产菌株的氧化胁迫所导致的菌体内代谢产物积累、菌体生长受到抑制等问题。

现有技术文献

专利文献1：CN105420417A

专利文献2：CN104561154A

专利文献3：CN103509729B

专利文献4：US7910340B2

专利文献5：CN108048496A

发明内容

发明要解决的问题

为解决上述辅酶Q10的发酵过程中，尤其是氧化型辅酶Q10的发酵过程中存在的问题，提高辅酶Q10生产菌对恶劣环境的耐受性，本发明构建了一种重组微生物，通过外源导入编码全局调控蛋白irrE的基因，从而提高辅酶Q10生产菌对恶劣环境的耐受性，适用于发酵法生产辅酶Q10，特别适用于生产氧化型辅酶Q10。