[发明专利]一种生产卟啉类化合物的重组菌及生产卟啉类化合物的方法

说明书

本发明涉及一种生产卟啉类化合物的重组菌以及使用所述重组菌生产卟啉类化合物的方法。相比出发菌株，本发明的重组菌包含调控能力降低的调节子FnrL，并具有血红蛋白合成酶AhbD表达盒。本发明的重组菌不仅能够生产卟啉类化合物，并且可将所生产的卟啉类化合物外排至发酵液中，从而使得能够更方便地获得所述卟啉类化合物。

技术领域

本发明涉及一种基因工程菌，尤其涉及一种生产卟啉类化合物的重组菌及其应用。

背景技术

红细胞在维持人体机能方面有着不可或缺的作用。红细胞中的血红蛋白是红细胞内运输氧气的蛋白，其由血红素与球蛋白结合形成。血红素有四个亚基，每个亚基都能与一分子的氧进行结合，从而将氧气传输至全身。因此，血红素对人体来说也是不可缺少的一种物质。当人体缺乏血红素时，会导致一种疾病的产生-卟啉病。卟啉病是由血红素合成途径中各种特异性酶缺陷导致卟啉类物质产生及排泄异常而产生的。这种病一旦发作，反复无常，在急性发作期需要静脉注射血红素来缓解症状。预防性规律小剂量给予血红素也可以降低血浆中卟啉前体水平，从而改善急性发作频率及严重程度。

卟啉类化合物及血红素除了能够缓解卟啉病病症外也可以作为人体铁补充剂。可见，卟啉类化合物及血红素被广泛用于医疗保健，食品色素等方面，应用市场广泛。但是该类化合物的生产主要来源于动物的组织及血液，随之而来的问题就是原料供应有限、提取工艺繁杂、成本高昂及产能低下，而且现在非洲猪瘟疫情蔓延严重，化合物的生物安全性能也有待考察。

Soufian Ouchane等公开了对在胶状红长命菌(Rubrivivax gelatinosus)中的一个全局调控因子-FnrL的详细研究(Soufian Ouchane等，Global Regulation ofPhotosynthesis and Respiration by FnrL，THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRYVOL.282,NO.10，第7690-7699页，2007年3月9日)。FnrL作为一个能够感应氧浓度的调节子控制着一系列的基因表达(即在厌氧或好氧两种条件下会选择表达不同的基因)，而这些基因的表达都与血红素、叶绿素、VB12的合成有关。fnrL基因存在于许多物种中，例如大肠杆菌(E.coli)，类鼻疽杆菌(Burkholderia pseudomallei)，及荚膜红细菌(Rhodobactercapsulatus)等许多的光合细菌中。2018年，Sang Yup Lee课题组通过代谢途径优化及发酵工艺的优化，在大肠杆菌中成功生产了血红素(Xin Rui Zhao等，Metabolic engineeringof Escherichia coli for secretory production of free haem，Nature Catalysis，VOL 1，2018年9月，720–728)。

然而，本领域中仍需要能够生产卟啉类化合物的基因工程菌株，尤其是能够生产血红素的基因工程菌株，来提供更多的卟啉类化合物生产途径。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明人通过基因工程获得了能够生产卟啉类化合物的重组菌，该重组菌不仅可生产卟啉类化合物，还可将所生产的卟啉类化合物外排至发酵液中，从而使得能够更方便地获得这些卟啉类化合物。

在本发明的第一方面中，本发明提供了产卟啉类化合物的重组菌。在本发明中，相比出发菌株，所述产卟啉类化合物的重组菌包含调控能力降低的调节子FnrL，并具有导入的编码血红素合成酶(heme synthase)AhbD的表达盒。