[发明专利]一种重组谷氨酸棒杆菌及其在生产2-吡咯烷酮中的应用

说明书

本发明公开了一种重组谷氨酸棒杆菌及其在生产2‑吡咯烷酮中的应用，属于生物技术领域。本发明提供了一种可高产2‑吡咯烷酮的重组谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum/pXMJ 19/ΔargB‑gad‑N2‑act，将此重组谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum/pXMJ 19/ΔargB‑gad‑N2‑act接种至发酵培养基中发酵72h，即可使发酵液中2‑吡咯烷酮的产量高达8±0.3g/L。

技术领域

本发明涉及一种重组谷氨酸棒杆菌及其在生产2-吡咯烷酮中的应用，属于生物技术领域。

背景技术

2-吡咯烷酮(2-Pyrrolidone)又名吡咯酮、氮戊环酮、丁内酰胺，可被用作尼龙、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以及乙烯基吡咯烷酮等多种化合物的前体，在工业上具有许多重要的应用。

目前，工业上常通过化学法生产2-吡咯烷酮。化学法主要为先将1,4-丁二醇脱氢得到γ-丁内酯，然后将γ-丁内酯水溶液与氨反应得到2-吡咯烷酮。但是，利用化学法生产2-吡咯烷酮具有高耗能、工艺繁琐、反应条件苛刻、污染严重以及安全性低等的缺陷，不再适应我国限制高能耗行业发展和节能减排政策逐步实行的环境。

也有人尝试通过生物法生产2-吡咯烷酮。生物法主要是通过异源表达来源链霉菌(Streptomyces aizunensis)中的ORF27基因，以L-谷氨酸作为底物温和发酵得到2-吡咯烷酮。与化学法相比，生物法具有安全、绿色、可持续发展等的优势。但是，现有的生物法也仍存在一定的缺陷，例如，Zhang,J.(2016)等人构建了一株可产2-吡咯烷酮的重组大肠杆菌，将此重组大肠杆菌发酵31h，仅可使发酵液中2-吡咯烷酮的含量达1.1g/L，产量过低(具体可见参考文献“Zhang,J.,Kao,E.,Wang,G.,Baidoo,E.E.K.,Chen,M.,and Keasling,J.D.(2016)Metabolic engineering of Escherichia coli for the biosynthesis of 2-pyrrolidone,Metab Eng Commun 3,1-7.”)。

上述缺陷使得现有的生物法无法真正实现2-吡咯烷酮的大规模工业化生产，因此，急需找到一种可高产2-吡咯烷酮的微生物以克服上述缺陷。

发明内容

[技术问题]

本发明要解决的技术问题是提供一种可高产2-吡咯烷酮的重组谷氨酸棒杆菌。

[技术方案]

为解决上述技术问题，本发明提供了一种重组谷氨酸棒杆菌，所述重组谷氨酸棒杆菌以谷氨酸棒杆菌为宿主，敲除编码N-乙酰谷氨酸激酶的基因，且表达编码谷氨酸脱羧酶的基因和编码β-丙氨酸CoA转移酶的基因。

在本发明的一种实施方式中，所述编码β-丙氨酸CoA转移酶的基因的上游连接有核苷酸序列如SEQ ID No.1所示的调控基因。

在本发明的一种实施方式中，所述编码N-乙酰谷氨酸激酶的基因的核苷酸序列如SEQ ID No.2所示。

在本发明的一种实施方式中，所述编码谷氨酸脱羧酶的基因来源于大肠杆菌(Escherichia coli)。

在本发明的一种实施方式中，所述编码谷氨酸脱羧酶的基因的核苷酸序列如SEQID No.3所示。

在本发明的一种实施方式中，所述编码β-丙氨酸CoA转移酶的基因来源于丙酸梭菌(Clostridiumpropionicum)。

在本发明的一种实施方式中，所述编码β-丙氨酸CoA转移酶的基因的核苷酸序列如SEQ ID No.4所示。