[发明专利]生产1，5-戊二胺的方法

说明书

本申请提供了一种利用工程化宿主细胞发酵生产1,5‑戊二胺的方法。所述方法能够利用其它单糖，成本低廉，且产率高。

技术领域

本发明涉及利用工程化宿主细胞发酵生产1,5-戊二胺的方法。更具体的，本发明涉及利用转化有赖氨酸脱羧酶的工程化宿主细胞生产1,5-戊二胺的方法。

背景技术

赖氨酸脱羧酶(lysine decarboxylase,简称LDC,分类号为EC 4.1.1.18)广泛存在于微生物、动物和高等植物中，其可以将L-赖氨酸脱去一个羧基生成1,5-戊二胺(尸胺)和CO₂。1,5-戊二胺的用途相当广泛，例如可以和二元酸进行聚合反应合成新型尼龙，在工业生产中具有很高的应用价值。目前，微生物法戊二胺生产主要采用微生物发酵生产和微生物体外酶催化生产戊二胺。

利用微生物发酵生产或微生物体外酶催化生产1,5-戊二胺时，使用较多的是根据乳糖操纵子来构建赖氨酸脱羧酶基因表达盒，中国专利CN105441497A通过构建结构为LacIq-IPTG/乳糖诱导型启动子(Ptac)-信号肽-赖氨酸脱羧酶基因-终止子的表达盒，使得赖氨酸脱羧酶基因分泌表达。

研究人员发现利用L-阿拉伯糖或者L-鼠李糖操纵子来对基因进行表达时，菌株可以利用L-阿拉伯糖和L-鼠李糖作为诱导剂诱导基因表达(Wegerer A,Sun TQ andAltenbuchneJ(2008)Optimization of an E.coli L-rhamnose-inducible expressionvector:test of various genetic module combinations.BMC Biotech,8:2)。另外，通过细菌如大肠杆菌基因组分析发现了存在如上所述的可以代谢D-木糖、L-阿拉伯糖和L-鼠李糖的结构基因(Jindan Zhou and Kenneth E.Rudd(2013)EcoGene 3.0Nucleic AcidsResearch,41(D1):D613-D624.)。

本发明通过基因工程手段对宿主细胞进行改造，以实现赖氨酸脱羧酶基因的高效表达和1,5-戊二胺的高产率。

发明内容

本发明提供了一种生产1,5-戊二胺的方法，所述方法包括：

1)提供基因工程化的宿主细胞，所述细胞中含有赖氨酸脱羧酶基因以及L-阿拉伯糖或者D-木糖或者L-鼠李糖单糖调控元件；

2)向培养基中加入相应的单糖。

在一些实施方式中，加入的单糖L-阿拉伯糖或者D-木糖或者L-鼠李糖可以是在培养开始时加入，也可以是在培养过程中加入。

在一些实施方式中，所加入的单糖的浓度范围为0.01％～1％w/v(即0.1～10g/L)，优选0.05％～0.5％w/v。在一些实施方式中，L-阿拉伯糖的浓度为0.16～0.5％w/v，优选是0.16～0.2％w/v，例如L-阿拉伯糖浓度是0.16％、0.2％、0.5％w/v。在一些实施方式中，D-木糖的浓度为0.16～0.5％w/v，优选是0.16～0.2％w/v，例如D-木糖浓度是0.16％、0.2％、0.5％w/v。在一些实施方式中，L-鼠李糖的浓度为0.05～0.5％w/v，优选是0.05～0.2％w/v，例如L-鼠李糖的浓度是0.05％、0.1％、0.16％、0.2％、0.5％w/v。

本发明中，所提供的基因工程化的宿主细胞可以利用除葡萄糖之外的单糖L-阿拉伯糖或者D-木糖或者L-鼠李糖作为碳源生长，并生产赖氨酸脱羧酶。

在一些实施方案中，可以感应葡萄糖之外的单糖的调控元件可以是在宿主细胞的染色体基因组中编码的，也可是重组的或人工合成的。本文所选的宿主细胞可以是微生物、植物或动物细胞，优选微生物细胞。