[发明专利]重组大肠杆菌及其构建方法和应用以及生产β-丙氨酸的方法

说明书

本发明涉及微生物领域，公开了重组大肠杆菌及其构建方法和应用以及生产β‑丙氨酸的方法，所述重组大肠杆菌含有同时过表达的细菌来源的L‑天冬氨酸‑α‑脱羧酶ADC的编码基因以及昆虫来源的L‑天冬氨酸‑α‑脱羧酶ADC的编码基因。该菌株能够利用价格低廉、简单易得的碳源进行发酵积累大量的β‑丙氨酸，反应条件温和、生产规模易放大，可有效减少碳排放，生产过程环保、温和，利于工业化生产。

技术领域

本发明涉及微生物领域，具体涉及一种重组大肠杆菌(Escherichia coli)、一种重组大肠杆菌的构建方法、所述构建方法构建得到的重组大肠杆菌、所述重组大肠杆菌在生产β-丙氨酸中的应用和一种生产β-丙氨酸的方法。

背景技术

β-丙氨酸(β-alanine，3-氨基丙酸C₃H₇NO₂)，易溶于水，是自然界中唯一存在的β型氨基酸，它属于非蛋白氨基酸，可以用作多种高附加值药物的中间体，在医药食品化工等领域都有着广泛的应用。

目前在工业生产中，β-丙氨酸的主要合成方式包括丙烯酸氨化法、丙烯腈氨化法或β-氨基丙腈水解法，这些方法大多需要在高温、高压、强酸或强碱的条件下，而且产物纯化繁琐，存在环境污染问题。近年来越来越多的人开始研究酶转化法生产β-丙氨酸，CN109385415A利用突变后的天冬氨酸酶催化丙烯酸加氨反应得到β-丙氨酸，但也存在一些问题，如丙烯酸原料获得难度高、高浓度底物对菌的生长产生抑制、产物的产率较低、分离纯化的成本较高等。而微生物发酵法具有原料成本低，反应条件温和，容易实现大规模生产等优点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在β-丙氨酸产量低等问题，提供一种重组大肠杆菌(Escherichia coli)及其构建方法，将所述重组大肠杆菌用于生产β-丙氨酸时能够获得高产量的β-丙氨酸，有利于β-丙氨酸的工业生产。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种重组大肠杆菌(Escherichiacoli)，所述重组大肠杆菌含有同时过表达的细菌来源的L-天冬氨酸-α-脱羧酶ADC的编码基因以及昆虫来源的L-天冬氨酸-α-脱羧酶ADC的编码基因。

优选地，所述重组大肠杆菌中还过表达了PanD成熟因子的编码基因PanZ。

优选地，所述重组大肠杆菌还含有加强L-天冬氨酸积累的第一质粒。

本发明第二方面提供一种重组大肠杆菌的构建方法，该方法包括：向出发菌株中导入且同时过表达细菌来源的L-天冬氨酸-α-脱羧酶ADC的编码基因以及昆虫来源的L-天冬氨酸-α-脱羧酶ADC的编码基因。

本发明第三方面提供如上所述的构建方法构建得到的重组大肠杆菌。

本发明第四方面提供如上所述的重组大肠杆菌在生产β-丙氨酸中的应用。

本发明第五方面提供一种生产β-丙氨酸的方法，该方法包括将如上所述的重组大肠杆菌接种到发酵培养基中进行发酵并生产β-丙氨酸。

与目前化学法和酶转化法生产β-丙氨酸相比，本发明构建了通过生物发酵法生产β-丙氨酸的微生物菌株，重组菌株首次将细菌来源的L-天冬氨酸-α-脱羧酶的编码基因和昆虫来源的L-天冬氨酸-α-脱羧酶编码基因同时过表达，高效表达β-丙氨酸合成代谢途径；进一步优选过表达了PanD成熟因子的编码基因PanZ，还加强了L-天冬氨酸的代谢流，这使得构建的重组微生物菌株可以利用价格低廉、简单易得的碳源进行发酵积累大量的β-丙氨酸，反应条件温和、生产规模易放大，可有效减少碳排放，生产过程环保、温和，利于工业化生产。利用本发明的方法所构建的重组大肠杆菌，摇瓶水平利用葡萄糖发酵β-丙氨酸，其产量可高达27.012g/L，而未经本发明的方法改造的大肠杆菌β-丙氨酸的产量仅为0.004g/L。

而且本发明的菌株的构建过程无需复杂的基因敲除、敲降即可完成，便于构建。

具体实施方式