[发明专利]一种高效利用葡萄糖合成肌醇的大肠杆菌重组菌及其构建方法与应用

说明书

本发明公开了一种高效利用葡萄糖合成肌醇的大肠杆菌重组菌及其构建方法与应用。本发明所提供的产肌醇的大肠杆菌重组菌构建方法包括：将肌醇‑3‑磷酸合成酶基因和肌醇单磷酸酶基因导入宿主菌，得到产肌醇的大肠杆菌重组菌；所述宿主菌为野生型大肠杆菌或突变型大肠杆菌；所述突变型大肠杆菌为将突变型大肠杆菌SG104基因组中的葡萄糖‑6‑磷酸异构酶基因或磷酸葡萄糖变位酶基因或葡萄糖‑6‑磷酸脱氢酶基因敲除后得到的突变型大肠杆菌。利用本发明所构建的产肌醇的大肠杆菌重组菌可以高效利用葡萄糖合成肌醇，肌醇产量最高可达375mM(67.5g/L)。本发明对于肌醇生产来说，将产生巨大的经济效益，具有重大的推广应用价值。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种高效利用葡萄糖合成肌醇的大肠杆菌重组菌及其构建方法，以及该菌株在生产肌醇中的应用。

背景技术

肌醇(inositol)又叫环己六醇，是一种饱和环状多元醇。肌醇是多种细胞生命活动必需的物质，广泛存在于植物、动物及微生物中。肌醇属于水溶性的B组维生素，在食品、医药、化妆品、饲料等行业具有十分广泛的应用。(1)作为动物和人体内新陈代谢活动的营养剂，肌醇已经被添加在很多食品中，例如功能性饮料、婴幼儿奶粉等；(2)肌醇参与体内的新陈代谢，相关实验证明，肌醇可用于治疗糖尿病、脂肪肝、胆固醇等多种疾病；(3)在化妆品中添加肌醇，能够提高脂肪的消耗速率，起到减肥降脂的效果；(4)肌醇也是动物体内所必需的物质，作为饲料添加剂，肌醇能够明显促进甲壳类或鱼类等水产动物的生长速度。

目前，肌醇的生产方法主要包括植酸盐水解法、化学合成法。水解法通常以米糠或玉米糠为原料，从中提取植酸盐(肌醇六磷酸)，然后酸水解得到肌醇。该方法存在反应条件苛刻、原料利用率低、副产物多、对设备要求严格、环境污染等缺点。而化学合成法也存在底物和催化剂成本高、产率低、分离纯化困难、产品性能差等缺陷。因此，本领域迫切需要开发一种新的高效生产肌醇的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效利用葡萄糖合成肌醇的大肠杆菌重组菌及其应用。

为了实现上述目的，本发明首先提供了一种构建产肌醇的大肠杆菌重组菌的方法。

本发明提供的构建产肌醇的大肠杆菌重组菌的方法包括如下步骤：将肌醇-3-磷酸合成酶基因和肌醇单磷酸酶基因导入宿主菌，得到产肌醇的大肠杆菌重组菌；

所述宿主菌为突变型大肠杆菌或者野生型大肠杆菌；

所述突变型大肠杆菌为下述A1)至A4)的任一种：

A1)突变型大肠杆菌SG104；突变型大肠杆菌SG104基因型为E.coli BW25113ΔptsG::glkΔgalR::zglfΔpoxB::acs；

A2)将A1)所述突变型大肠杆菌SG104基因组中的葡萄糖-6-磷酸异构酶基因(pgi)敲除后得到的突变型大肠杆菌INS01；

A3)将A1)所述突变型大肠杆菌SG104基因组中的磷酸葡萄糖变位酶基因(pgm)敲除后得到的突变型大肠杆菌INS02；

A4)将A1)所述突变型大肠杆菌SG104基因组中的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因(zwf)敲除后得到的突变型大肠杆菌INS03。

进一步的，所述肌醇-3-磷酸合成酶基因来源于布鲁氏锥虫(Trypanosomabrucei)，编码下述B1)或B2)所示的蛋白质：

B1)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

B2)由序列表中序列2所示的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的具有肌醇-3-磷酸合成酶活性的由B1)衍生的蛋白质。

所述肌醇-3-磷酸合成酶基因为下述b1)或b2)所示的DNA分子：