[发明专利]一种产生N-乙酰氨基葡萄糖的基因工程菌及其应用

说明书

本发明公开了一种产生N‑乙酰氨基葡萄糖的基因工程菌及其应用,所述基因工程菌利用阿拉伯糖或鼠李糖同时诱导N‑乙酰氨基葡萄糖合成途径的强化，以及旁路代谢途径的弱化，实现精准调控。本发明所构建的大肠杆菌基因工程菌W3110‑GLA‑1(阿拉伯糖诱导型)、W3110‑GLA‑2(鼠李糖诱导型)以葡萄糖为底物可高效合成N‑乙酰氨基葡萄糖，在5L发酵罐发酵72h后N‑乙酰氨基葡萄糖的产量达到168g/L、160g/L，转化率约48％、47％，具有较强的工业化生产潜力。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，尤其是一种产生N-乙酰氨基葡萄糖的基因工程菌及其应用。

背景技术

N-乙酰氨基葡萄糖(N-Acetyl-D-Glucosamine)是葡萄糖的一个羟基被氨基取代后的衍生物，又称作N-乙酰-D-葡萄糖胺，化学名为2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖。N-乙酰氨基葡萄糖在酸性条件下可脱去乙酰基转化为氨基葡萄糖。目前，氨基葡萄糖广泛应用于医药、食品、化妆品等领域，具有较大的市场需求。

氨基葡萄糖被用于临床治疗关节炎、骨关节炎、风湿性关节炎、软骨损伤、关节损伤等疾病。此外，N-乙酰氨基葡萄糖可以抑制弹性蛋白酶的活性，抑制人多形核白细胞释放过氧化物。另外，N-乙酰氨基葡萄糖可以促进角蛋白细胞产生透明质酸，已被成功用于伤口愈合。

N-乙酰氨基葡萄糖具有促进纤维组织母细胞释放酸性粘多糖，恢复胃肠道保护结构的作用；具有增加血管周围组织的弹性，增加动脉毛细血管的血流量。人体内N-乙酰氨基葡萄糖也可作为细胞保护剂恢复粘膜的完整性和正常功能。已有临床试验确认N-乙酰氨基葡萄糖对炎症性肠道疾病具有明显减轻效果，因此，N-乙酰氨基葡萄糖可作为一种廉价的无毒药物治疗慢性肠炎。

体外Franz细胞实验表明N-乙酰氨基葡萄糖可有效的穿过皮肤，具有保湿性能。外用N-乙酰氨基葡萄糖可提高皮肤质量，改善面部色素沉积。N-乙酰氨基葡萄糖具有多种功能，被认为是化妆品中改善皮肤皱纹和颜色的有效成分。

目前，N-乙酰氨基葡萄糖的生产方法主要为甲壳素水解法，通过使用强酸对生物中的甲壳素进行酸解，使其相互连接的β键断裂，从而解离出N-乙酰氨基葡萄糖单体。该方法存在强酸废液污染环境、水解条件强烈、虾壳蟹壳来源造成部分人群过敏等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种产生N-乙酰氨基葡萄糖的基因工程菌。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述产生N-乙酰氨基葡萄糖的基因工程菌的应用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一株生产N-乙酰氨基葡萄糖的基因工程菌，具有诱导型启动子控制的来源于T7噬菌体的RNA聚合酶；包含T7启动子控制的来自酿酒酵母菌的Sc-gna1基因；具有多个T7启动子控制的来自大肠杆菌的glmS基因；nagA、nagB、nagC、nagE、manX、manY、manZ七个基因缺陷型；具有诱导型启动子控制的dCas9，利用CRISPR/dCas9基因干扰技术，动态干扰pfkA基因表达强度，使pfkA基因被关闭或以低水平表达；其中，

所述编码基因Sc-gna1(优选的基因组整合位点为nagE)的核苷酸序列为序列表4001所示序列；

所述编码基因glmS(优选的基因组整合位点为manX)的核苷酸序列为序列表4002所示序列；

所述编码基因T7RNA聚合酶的核苷酸序列为序列表4005所示序列；

所述编码基因nagA的核苷酸序列为序列表4006所示序列；

所述编码基因nagB的核苷酸序列为序列表4007所示序列；

所述编码基因nagC的核苷酸序列为序列表4008所示序列；