[发明专利]增强氨基酸合成基因的转录水平以提高TG酶发酵水平的方法

说明书

本发明公开了一种增强氨基酸合成基因的转录水平以提高TG酶发酵水平的方法，是通过在茂源链霉菌IPIO中，利用自身启动子分别过量表达内源脯氨酸、组氨酸、芳香族氨基酸、精氨酸合成途径中的基因，得到高产TG酶的突变株。本发明通过增强脯氨酸、组氨酸、芳香族氨基酸、精氨酸合成基因的转录水平，增强了这些氨基酸的合成，增加了TG酶合成过程中的氨基酸供应，以此来提高谷氨酰胺转氨酶的发酵水平。本发明所得的工程菌株WD15、WD18、WD19和WD22的谷氨酰胺转氨酶发酵产量在实验室摇瓶水平下较对照菌株分别提高22％、50％、48％和13％。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，涉及一种增强氨基酸合成基因的转录水平以提高TG酶发酵水平的方法，具体说是一种增强脯氨酸、组氨酸、芳香族氨基酸、精氨酸的合成以提高谷氨酰胺转氨酶发酵水平的方法。

背景技术

谷氨酰胺转氨酶(TG酶)是由茂源链霉菌(Streptomyces mobaraensis)产生的一种单亚基蛋白，它能够催化蛋白质中谷氨酰胺残基的γ-酰胺基和赖氨酸的ε-氨基之间进行酰胺基转移反应，形成ε-(γ-谷酰胺)-赖氨酸的异型肽键，从而改变蛋白质的功能性质，被广泛应用于食品行业蛋白制品食用添加剂、交联抗体和药物分子生产抗体偶联药物、提高羊毛纺织品的强度等，市场需求量逐年上升，然而目前该酶产量仍然较低，亟待进一步提升。氨基酸作为TG酶合成的前体，本发明发现，在茂源链霉菌生产TG酶的过程中，胞内的脯氨酸、组氨酸、芳香族氨基酸及精氨酸含量相对较低，通过分别过表达脯氨酸、组氨酸、芳香族氨基酸及精氨酸合成途径中的基因，增强了该些氨基酸的合成，进而提高了TG酶的产量。进一步的，本发明通过基因组学信息找到了脯氨酸合成基因 SMDS_4329-SMDS_4331、组氨酸合成基因SMDS_4883-SMDS_4890、芳香族氨基酸合成基因SMDS_5474-SMDS_5478、精氨酸合成基因SMDS_5364-SMDS_5368和SMDS_5394- SMDS_5395。增强氨基酸合成基因的表达可以增强氨基酸的合成，进而增加TG酶合成过程中的氨基酸供应，最终提高谷氨酰胺转氨酶的产量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增强氨基酸合成基因的转录水平以提高TG酶发酵水平的方法，具体说是一种提高脯氨酸、组氨酸、芳香族氨基酸、精氨酸合成基因的转录水平以提高谷氨酰胺转氨酶发酵水平的方法；通过在茂源链霉菌IPIO中利用自身启动子分别过量表达内源的脯氨酸合成基因SMDS_4329-SMDS_4331、组氨酸合成基因 SMDS_4883-SMDS_4890、芳香族氨基酸合成基因SMDS_5474-SMDS_5478、精氨酸合成基因SMDS_5364-SMDS_5368和SMDS_5394-SMDS_5395，分别增强了脯氨酸、组氨酸、芳香族氨基酸、精氨酸的合成，最终可明显提高谷氨酰胺转氨酶产量。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种通过增强氨基酸合成基因的转录水平而获得的TG酶高产菌株，所述菌株的脯氨酸、组氨酸、芳香族氨基酸或精氨酸合成途径中的基因过量表达。

作为本发明的一个实施方案，所述菌株为茂源链霉菌。

作为本发明的一个实施方案，所述菌株过量表达内源的氨基酸合成编码基因。

作为本发明的一个实施方案，在茂源链霉菌IPIO中过量表达内源的脯氨酸合成基因SMDS_4329-SMDS_4331、组氨酸合成基因SMDS_4883-SMDS_4890、芳香族氨基酸合成基因SMDS_5474-SMDS_5478、精氨酸合成基因SMDS_5364-SMDS_5368和 SMDS_5394-SMDS_5395，分别增强了脯氨酸、组氨酸、芳香族氨基酸、精氨酸的合成，最终可明显提高谷氨酰胺转氨酶产量。