[发明专利]一种L-苏氨酸转运蛋白及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种L‑苏氨酸转运蛋白及其编码基因与应用，属于生物工程技术领域。本发明在研究氨基酸转运蛋白基础上，提供了谷氨酸棒杆菌中NCgl0580序列具有转运L‑苏氨酸功能。本发明提供一种新型L‑苏氨酸转运蛋白NCgl0580，它具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，全长903个核苷酸，编码300个氨基酸。通过基因工程手段，将NCgl0580在产L‑苏氨酸的谷氨酸棒杆菌33a实现过表达，能够将L‑苏氨酸的产量提高至2.3g/L。这为代谢工程改造菌株提高L‑苏氨酸产量提供了新思路。

技术领域

本发明涉及一种L-苏氨酸转运蛋白及其编码基因与应用，属于氨基酸技术领域。

背景技术

谷氨酸棒杆菌是一种食品以及药品安全级菌株，被广泛用于氨基酸的生产，例如L-谷氨酸、L-赖氨酸、L-缬氨酸等。L-苏氨酸是8种必需氨基酸之一，广泛应用于食品、饲料、医药以及化妆品行业。在食品领域，L-苏氨酸可以作为营养保健食品的配料之一，可以起到抗氧化的作用；也可作为营养物质添加到饲料中，促进家畜生长；在医药领域，L-苏氨酸可以促进人体生长发育，也可以作为医药中间体；在化妆品中，L-苏氨酸可以用作保湿剂。

L-苏氨酸的生产方法主要有蛋白质水解法、化学合成法和直接发酵法，蛋白质水解法和化学合成法存在效率低、所需原料多的缺点，工业化很少使用以上两种办法。目前主要使用直接发酵法生产，具有低成本、节约资源、环境污染小等优点。国内外对谷氨酸棒杆菌发酵生产L-苏氨酸的研究集中在通过合成途径和降解途径的的分子改造，Diesveld等通过在C.glutamicum DM368-3(AECr，AHVr)中用质粒载体异源表达来自大肠杆菌的rhtC基因，将L-苏氨酸产量由0.9g/L提高到了3.7g/L，并将副产物甘氨酸的产量由1.1g/L降低至0.15g/L(引自文献：Diesveld R，Tietze N，Furst O，et al.Activity of exporters ofEscherichia coli in Corynebacterium glutamicum，and their use to increase L-threonine production[J].Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology，2009，16(3-4)：198-207.)，张君胜等通过提高谷氨酸棒杆菌代谢途径中的高丝氨酸脱氢酶和天冬氨酸激酶的活性，将L-苏氨酸产量提高到了4.14g/L(引自文献：张君胜，王扬，杨晓志，等.谷氨酸棒杆菌关键酶活性与苏氨酸高产的关系[J].湖南农业科学，2011(09)：31-33+68.)。

发明人前期从自然界中筛选到一株能利用糖质原料发酵积累L-苏氨酸的野生型谷氨酸棒杆菌SYPS-062，以它为出发菌株通过多轮化学诱变获得突变株C.glutamicumSYPS-062-33a(缩写为33a)，其L-苏氨酸积累量达到1.9g/L。由于在过去的20年中，由谷氨酸棒杆菌生产L-苏氨酸始终没有得到突破性的提高，L-苏氨酸在谷氨酸棒杆菌中的产量与发酵过程的糖酸转化率远低于大肠杆菌，目前对于谷氨酸棒杆菌生产L-苏氨酸的能力仍在挖掘过程中。尽管菌株代谢途径的改造对于菌株发酵生产氨基酸至关重要，但是氨基酸在胞内代谢后的转运出胞也至关重要。近几十年，在谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌中，人们鉴定了许多氨基酸转运出胞蛋白，并利用代谢工程将其用于提高氨基酸的产量，例如赖氨酸转运蛋白LysE、苏氨酸转运蛋白ThrE、半胱氨酸转运蛋白EamA、蛋氨酸转运蛋白BrnFE等，但是仅有报道苏氨酸转运蛋白ThrE可以转运苏氨酸，因此研究谷氨酸棒杆菌中L-苏氨酸的转运蛋白对提高L-苏氨酸的产量具有重要意义。

发明内容

技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种L-苏氨酸转运蛋白及其编码基因与应用，在研究氨基酸转运蛋白基础上，提供了谷氨酸棒杆菌中NCgl0580序列具有转运L-苏氨酸功能。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明的第一个目的是提供一种蛋白质，所述蛋白质是如下(a)或(b)：