[发明专利]一种强化脂肪酸降解和乙醛酸循环提高苏氨酸产量的方法

说明书

本发明公开了一种强化脂肪酸降解和乙醛酸循环提高苏氨酸产量的方法，属于基因工程和发酵工程技术领域。本发明通过加强脂肪酸降解和削弱脂肪酸合成，并加快乙醛酸循环，有效提高了苏氨酸产量。应用本发明的方法构建的菌株TWF044的苏氨酸产量达到21.64g/L，与出发菌株相比提高了75％，转化率对应也提高了75％。

技术领域

本发明涉及一种强化脂肪酸降解和乙醛酸循环提高苏氨酸产量的方法，属于基因工程和发酵工程技术领域。

背景技术

作为8种必需氨基酸之一，L-苏氨酸是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸。以添加了苏氨酸的低蛋白配方饲料作为家禽日粮，不但降低了饲喂成本，还有利于家禽吸收，可促进家禽的生长。除了可以缓解天然蛋白质的匮乏，家禽饲料营养配比合理还可以有效减少动物氨的排放，从而减少环境污染，有利于社会的可持续发展。此外，L-苏氨酸在食品、医药和化妆品等领域的用量也呈长期稳定增长趋势。在食品领域，L-苏氨酸是各类氨基酸保健饮品的配方成分，也是重要的食品强化剂，可以与其他氨基酸共用起到抗氧化的作用，还可以与葡萄糖共热产生焦香味。在医药领域，L-苏氨酸有促进人体生长发育、促进骨髓T淋巴细胞前体分化发育成为成熟T淋巴细胞和抗脂肪肝的药用疗效，因此在临床方面有着广泛的应用。此外，L-苏氨酸还是制造高效低过敏的抗生素单酰胺菌素等药物的中间体。在化妆品领域，L-苏氨酸的分子具有羟基结构，因此可用作保湿剂。

苏氨酸的工业生产方法主要有蛋白水解、化学合成和微生物发酵。相对于前两种方法，发酵法优点是原料便宜、反应条件温和、环境污染小、效率高等。大肠杆菌由于其遗传背景清楚，基因操作简单，发酵周期短等优点，在工业生产饲料添加级苏氨酸中占主要地位。

目前还没有利用生产菌株加强脂肪酸降解，削弱脂肪酸合成，生产苏氨酸的报道。出发菌株是工业化生产的高产苏氨酸菌株TWF006，基因编辑技术在菌株染色体上进行，在染色体上删除和插入多个相关基因，产量提高很高。

由于目前苏氨酸生产高产菌是大肠杆菌，大肠杆菌虽生长迅速发酵周期短，但是转化率也并不高。该工业化生产的出发菌株，目前利用葡萄糖生产苏氨酸经济效益最好，但是转化率低，摇瓶作为对照时，转化率为40％。

发明内容

本发明目的在于提高该菌株的产量和转化率，并建立一种在大肠杆菌里高产苏氨酸的方法，同时这种方法可以运用到不同的产品生产。

本发明第一个目的是提供一株高产苏氨酸的基因工程菌，所述菌株以具有苏氨酸生产能力的菌株为出发菌株，加强了脂肪酸降解途径、乙酸转化为乙酰辅酶A的途径、乙醛酸循环和苏氨酸合成途径。

在本发明的一种实施方式中，所述基因工程菌以大肠杆菌TWF006为出发菌株；所述TWF006公开于2018年的论文《Increasing l-threonine production in Escherichiacoli by engineering the glyoxylate shunt and the l-threonine biosynthesispathway》。

在本发明的一种实施方式中，所述基因工程菌是在大肠杆菌TWF006基因组上，缺失了lacI、fadR、fabR基因，替换了acs基因启动子为SEQ ID NO.4所示的序列，并在lac操纵子位点插入fadBA、aceBA、thrA*BC、rhtC、aspC、ppc和ppnK基因。

本发明的第二个目的是提供一种所述菌株的构建方法，所述方法是采用基因编辑技术，将出发菌株染色体上的基因lacI、fadR、fabR敲除；在基因组上替换acs基因启动子为P_tac-trc启动子；在菌株染色体上lac操纵子位点插入fadBA、aceBA、thrA*BC、rhtC、aspC、ppc和ppnK基因。