[发明专利]一种具有γ-松油烯合成能力的基因工程菌及其构建方法与应用

说明书

本发明公开了一种具有γ‑松油烯合成能力的基因工程菌及其构建方法与应用，属于基因工程技术领域。本发明工程大肠杆菌是通过异源表达羟甲基戊二酰辅酶A合成酶mvaS、羟甲基戊二酰辅酶A还原酶mvaE、甲羟戊酸激酶Erg12、磷酸甲羟戊酸激酶Erg8、甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶Erg19和异戊烯基焦磷酸异构酶Idi1来重建甲羟戊酸合成MVA途径，同时向菌体内导入香叶基焦磷酸合成酶GPPS2和γ‑松油烯合成酶TPS2，利用该基因工程菌的生物转化能力，能够高效、绿色、环保地生产γ‑松油烯。利用本发明基因工程菌发酵，γ‑松油烯的产量可达80mg/L。本发明基因工程菌以及合成γ‑松油烯的方法适用于实际工业生产。

技术领域

本发明涉及一种具有γ-松油烯合成能力的基因工程菌及其构建方法与应用，属于基因工程技术领域。

背景技术

γ-松油烯，即1-甲基-4-(1-甲基乙基)-1,4-环己二烯，是一种单萜类化合物，可用做香料和食品添加剂。γ-松油烯不溶于水，溶于大多数有机溶剂和非挥发性油，能量密度为0.85g/cm³，在标准大气压下沸点为183℃，闪点为53℃，具有高能量密度、低冰点、高闪点的优点，经催化加氢或聚合后可作为高密度燃料应用于航空航天等领域，可有效的替代金刚烷、降冰片烯等高密度燃料前体。

目前γ-松油烯的来源主要是从马缨丹(Lantana camara)精油、甜橙油和松节油中分离，或通过Birch反应而得，但是耗能高，工艺流程复杂且含量较低。γ-松油烯来源的短缺限制了其作为前体在高性能燃料行业的大宗应用。近年来γ-松油烯因其在高密度燃料行业的潜在应用价值引起了人们的关注。随着合成生物学的发展，越来越多的化学品通过反应条件温和，对环境友好的生物催化法合成。目前尚没有将MVA途径及香叶基焦磷酸合成酶(GPPS2)和γ-松油烯合成酶(TPS2)共表达利用甘油和葡萄糖等作为碳源合成γ-松油烯的报道。

发明内容

为解决现有技术中没有以甘油或葡萄糖作为碳源合成γ-松油烯的方法，本发明提供了一种具有γ-松油烯合成能力的基因工程菌及其构建方法与应用，采用的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种具有γ-松油烯合成能力的基因工程菌，所述基因工程菌是在微生物中异源表达羟甲基戊二酰辅酶A合成酶基因mvaS、羟甲基戊二酰辅酶A还原酶基因mvaE、甲羟戊酸激酶基因ERG12、磷酸甲羟戊酸激酶基因ERG8、甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶基因ERG19、焦磷酸异戊烯脂异构酶基因IDI1、香叶基焦磷酸合成酶基因GPPS2和γ-松油烯合成酶基因TPS2得到的重组菌。

所述γ-松油烯合成酶基因TPS2来源于百里香(Thymus vulgaris)，的GenBank序列登记号为KR920616；所述香叶基焦磷酸合成酶(GPPS2)来源于冷衫针茅(Abiesgrandis)，的GenBank序列登记号为AAN01134.1；所述羟甲基戊二酰辅酶A合成酶mvaS和羟甲基戊二酰辅酶A还原酶mvaE均来源于粪肠球菌(Enterococcus faecalis)，的GenBank序列登记号分别为AAG02439.1；所述甲羟戊酸激酶ERG12、磷酸甲羟戊酸激酶ERG8、甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶ERG19和异戊烯基焦磷酸异构酶基因IDI1均来源于酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae ATCC4040002)，的GenBank序列登记号分别为:AJS99582.1、AJS99594.1、KZV08671.1、AJU24162.1。

进一步地，所述微生物为大肠埃希式菌(E.coli)(出发菌株)。