[发明专利]一种高效发酵生产L-高丝氨酸的菌株及其构建方法和应用

说明书

本发明公开了一种高效发酵生产L‑高丝氨酸菌株，其特征在于，该菌株为突变型大肠杆菌重组工程菌株11‑A，于2020年10月23日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No.20947。本发明通过代谢工程的方法，构建出能发酵生产高浓度L‑高丝氨酸的大肠杆菌CGMCC No.20947，利用该菌株发酵生产L‑高丝氨酸的产量高达97.45g/L，适合工业化生产L‑高丝氨酸。

技术领域

本发明属于生物医学技术领域，具体涉及一种高效发酵生产L-高丝氨酸的菌株及其构建方法和应用。

背景技术

L-高丝氨酸是一种天然存在的非必需氨基酸，可用作生产许多重要化合物，例如蛋氨酸、苏氨酸、γ-丁内酯等。同时，L-高丝氨酸也作为重要的含硫化合物的前体，例如 L-蛋氨酸及S-腺苷甲硫氨酸等共有中间体而存在于很多物种中。基于L-高丝氨酸具有的L-型-α氨基酸基本骨架且其γ-羟基具有多样性的化学活性，因而作为重要的功能性氨基酸，L-高丝氨酸及其衍生物作为医药中间体在药物学、生理学等方面有重要应用前景。

目前，国内外生产L-高丝氨酸的方法主要有以下几种：(1)化学法；(2)化学手性拆分法；(3)生物法。化学法合成L-高丝氨酸主要是采用成本较昂贵的L-蛋氨酸为原料，并使用具有严重生物毒性的碘甲烷或溴甲烷作为甲基化试剂，经亲核进攻以保护氨基，再在弱碱性条件下水解得到产物。该方法不仅成本高，并且需要使用碘化物、生成硫化物，对环境不友好；化学手性拆分法是利用混旋的高丝氨酸与手性试剂反应后，会形成非对应异构体的性质差异，由此分离出L-高丝氨酸。该方法产率低，试剂成本高且需使用大量有机溶剂，对环境有较大污染威胁；生物法目前主要包括生物酶法及发酵法两种方式。其中常见报导的是生物酶法，其工艺是利用丙酮酸和甲醛在缩醛酶和L- 氨基酸脱氢酶的共同作用下生成氨基酸高丝氨酸。该工艺主要问题仍然是成本高，需要使用有毒原料甲醛和甲酸，并需使用价格昂贵的辅酶等。而微生物发酵法具有成本低、条件温和、环境污染少等诸多优点，近年来已经成为生产各类氨基酸的首选工艺。但是，由于高丝氨酸对于细菌生长具有较强的抑制作用，对L-高丝氨酸的直接发酵生产具有挑战性。综合上述，这三种方法都存在一定的问题，影响了L-高丝氨酸的产率和产量。虽然高丝氨酸具有极其重要的经济价值，但目前提取L-高丝氨酸的工艺复杂，副产物多，成本高，产量低，仍没有找到合适的方式大规模工业化生产L-高丝氨酸。基于以上，提供一种能够高效发酵生产L-高丝氨酸的菌株及其构建方法对提高L-高丝氨酸的产量并且降低生产成本具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的在于：针对上述问题，提供一种高效发酵生产L-高丝氨酸的菌株及其构建方法和应用。本发明通过基因工程构建高产L-高丝氨酸的菌株，能够明显提高菌种密度和生产强度，同时采用无机盐培养基进行发酵培养，进一步降低了生产成本，生产过程更加绿色环保，市场竞争优势明显。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明的一方面提供了一种高效发酵生产L-高丝氨酸菌株，该菌株为大肠埃希氏菌 (Escherichia coli)，株号11-A，于2020年10月23日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC No.20947。

保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。