[发明专利]一株小白链霉菌基因工程菌及其在ε-聚赖氨酸生产中的应用

说明书

本发明公开了一株基因工程菌小白链霉菌(Streptomyces albulus)Q‑PL2，该菌株是利用基因工程方法在小白链霉菌野生菌Q‑PL中过量表达ε‑聚赖氨酸合成酶基因后得到的。本发明还公开了所述基因工程菌在ε‑聚赖氨酸发酵生产中的应用，即通过将所述小白链霉菌进行培养和发酵后获得ε‑聚赖氨酸，应用本发明所述小白链霉菌及其专用发酵方法，ε‑聚赖氨酸的产量最高达到42.9克/升，生产速率达到11.7克/升/天，ε‑聚赖氨酸的生产能力是小白链霉菌野生菌Q‑PL的2～5倍。

技术领域

本发明涉及一株基因工程菌及其应用，具体的说，涉及一株小白链霉菌基因工程菌及其构建方法，以及利用该菌株发酵生产ε-聚赖氨酸的方法。

背景技术

ε-聚赖氨酸(ε-PL)是由L-赖氨酸的α-氨基和ε-羧基通过酰胺键连接而成的聚合物。ε-PL具有较强的抑菌活性，且抑菌谱广、安全性高、无毒副作用，同时具有生物可降解性和可食用性。上世纪80年代，ε-PL被批准在日本、美国、韩国以及其它国家用于食品防腐剂。2014年，ε-PL及其盐酸盐被我国有关部门批准作为食品防腐剂。目前，ε-PL作为防腐剂已经应用于食品、化妆品、医疗卫生等行业。除了作为食品防腐剂之外，ε-PL还可以用作基因载体、减肥保健品、药物载体、新型吸水材料、芯片及生物电子包被剂等。

目前，ε-PL的主要生产方法是微生物发酵法，常用于发酵的微生物是小白链霉菌，日本窒素公司(Chisso Corporation)利用小白链霉菌突变株已实现年产千吨级规模的ε-PL工业化生产。国内对于高产ε-PL小白链霉菌菌株的选育工作也在不断推进，并取得了一定的成功。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN201610665007.4，授权公告日2019-06-11，公开了一株ε-PL高产菌株及生产ε-PL方法，该菌株是通过诱变筛选获得，发酵42小时，ε-PL 的产量达到7.5克/升，生产速度4.3克/升/天。

中国专利文献号CN201110274326.X，申请日2011-09-16，公开了一种利用葡萄糖和甘油混合碳源发酵生产ε-PL的方法，利用该方法生产ε-PL的生产速度为3～5克/升/天。

中国专利文献号CN201510886138.0，授权公告日2019-01-18，公开了一株小白链霉菌基因工程菌及其构建方法与应用，该菌株是在小白链霉菌中过量表达铵转运蛋白基因amtB，提高菌株对发酵液中氮源的利用率，从而提高ε-PL的产量，利用该菌株168小时产ε-PL 35.7克/升，生产速度5.1克/升/天。

中国专利文献号CN201610551417.6，授权公告日2019-07-02，公开了一种提高ε-PL产量的方法，该方法是在发酵培养基中添加外源物质葡萄糖酸钙、赖氨酸、天冬氨酸等，使链霉菌在全合成培养基中46小时ε-PL的产量提高到5.12克/升，生产速度2.7克/升/天。

发明内容

针对上述现有方法中ε-PL生产速度偏低的缺点，本发明的目的是提供一株小白链霉菌基因工程菌株，并利用该菌株实现ε-PL的高效生产。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一株小白链霉菌基因工程菌Q-PL2，其中，所述小白链霉菌基因工程菌Q-PL2包含基因工程引入的一个或多个ε-PL合成酶基因及其表达元件。

根据本发明的某些实施方式，所述表达元件具体为启动子和核糖体结合位点。

根据本发明的某些实施方式，所述ε-PL合成酶基因的核苷酸序列包含SEQ IDNO.2序列或其同源序列。

根据本发明的某些实施方式，所述同源序列指的是与所述序列至少70％相同的核苷酸序列。

根据本发明的某些实施方式，所述同源序列具有与本发明公开的序列有基本相同的活性。