[发明专利]一种基因工程菌及其在生产辅酶Q10中的应用

说明书

本发明公开了一种基因工程菌及其在生产辅酶Q10中的应用。所述基因工程菌包括辅酶Q10产生菌和转入所述辅酶Q10产生菌中的目的基因，所述目的基因为去甲基萘醌甲基转移酶基因、2‑八异戊二烯‑3‑甲基‑6‑甲氧基‑‑1,4‑对苯二酚羟化酶基因和3‑去甲基泛醌‑93‑甲基转移酶基因。本发明将辅酶Q10合成途径中限速酶基因UbiE，UbiG，UbiF基因转入类球红细菌中，利用这三个基因串联过表达来强化其自身的辅酶Q10合成能力；与未转化有目的基因的类球红细菌相比，利用本发明的基因工程菌生产辅酶Q10，辅酶Q10的产量提高了20％以上。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种基因工程菌及其在生产辅酶Q10中的应用。

背景技术

辅酶Q是生物体内广泛存在的脂溶性醌类化合物,不同来源的辅酶Q其侧链异戊烯单位的数目不同,人类和哺乳动物是10个异戊烯单位,故称辅酶Q10，其结构式如式(Ⅰ)所示：

辅酶Q10是生物细胞呼吸链中的重要递氢体，是一种良好的生化药物，近年来已广泛应用于各类心脏病、糖尿病、癌症、急慢性肝炎、帕金森症等疾病的治疗。此外，在治疗坏血病、十二指肠溃疡、坏死性牙周炎以及促进胰腺功能和分泌等方面也有显著效果。最近，研究者发现CoQ10具有抗衰老作用，从而将其应用扩展到化妆品和保健品领域，使其在国内外的需求进一步扩大。

辅酶Q10的制备方法主要有三种，即动植物组织提取法、化学合成法和微生物发酵法。动植物组织提取法中动植物辅酶Q10含量低，而且各种化学成份复杂，并受原料和来源限制，因此产品成本高，价格昂贵，规模化生产受到了一定限制。化学合成法技术上比较成熟，主要是以来源较丰富的茄尼醇为原料合成的，但其产物为顺反异构体的混合物，生物活性低，合成生物活性高的CoQ10尚未达到工业化生产的程度。微生物发酵法合成的辅酶Q10成本低、无光学异构体，生物学活性高，大规模生产应用效果好。

常用的微生物包括红螺菌，土壤杆菌，类球红细菌，根瘤菌等。其中类球红细菌培养简单，是辅酶Q10高效的生产菌之一。在细菌中，辅酶Q由两部分组成：醌环部分和异戊二烯侧链部分。醌环骨架由分支酸途径合成，前体是对羟基苯甲酸。侧链由异戊二烯途径合成，侧链的长短决定了辅酶Q的种类的不同。在类球红细菌中，异戊二烯焦磷酸异构体二甲基烯丙基焦磷酸(DMAPP)与9分子异戊二烯焦磷酸(IPP)依次在牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶及聚十异戊二烯胶磷酸合酶的催化下生成聚十异戊二烯胶磷酸(DPP)。聚十异戊二烯胶磷酸和对羟基苯甲酸缩合形成辅酶Q10的前体物，该前体物的苯环经修饰之后形成目标产物辅酶Q10。

利用代谢工程手段对辅酶Q10的生物合成途径进行遗传修饰和改造，可以提高微生物的辅酶Q10产率。辅酶Q10的生物合成途径中存在较多的限速步骤，增强催化限速反应的酶的表达量或活性是提高辅酶Q10产率的一种方法。

但现有通过代谢工程改造手段获得的基因工程菌，其合成辅酶Q10的能力还有待提高。

发明内容

本发明提供了一种基因工程菌，该基因工程菌利用UbiE，UbiF，UbiG基因串联过表达来强化辅酶Q10产生菌的辅酶Q10合成能力。

一种基因工程菌，包括辅酶Q10产生菌及转入所述辅酶Q10产生菌的目的基因，所述目的基因为去甲基萘醌甲基转移酶基因(UbiE)、2-八异戊二烯-3-甲基-6-甲氧基--1,4-对苯二酚羟化酶基因(UbiF)和3-去甲基泛醌-93-甲基转移酶基因(UbiG)。