[发明专利]葡萄糖转运蛋白及其在提高有机酸生产中的应用

说明书

本发明公开丝状真菌中具有葡萄糖转运功能的蛋白及其在提高有机酸生产的应用，属于生物工程和基因工程领域。同时，本发明还公开了工程菌株的构建方法，以及利用该菌株生产有机酸尤其是柠檬酸的方法。

技术领域

本发明涉及生物工程和基因工程技术领域，尤其是涉及葡萄糖转运功能的蛋白、生产有机酸工程菌株的构建方法和应用。

背景技术

黑曲霉是有机酸与酶制剂产业极为重要的工业菌株。黑曲霉生产的柠檬酸全球年产量达200万吨，产值超过20亿美元，并以每年5％的速度递增。黑曲霉具有强大的水解酶系可快速将多聚葡萄糖分解为葡萄糖，由葡萄糖转运系统高效转运至胞内，供给细胞生长与发酵生产，因此，葡萄糖转运吸收直接影响黑曲霉发酵生产有机酸的性能。

在已知的基因组数据库中，被注释为真菌来源的葡萄糖转运蛋白的数据极少，大部分均注释为糖转运蛋白。这是由于糖转运蛋白的转运底物种类复杂，涉及葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖等己糖、木糖、阿拉伯糖、核糖等戊糖，或者蔗糖、乳糖等二糖，或者麦芽糖等三糖，甚至一些寡糖等，往往一种糖转运蛋白仅能转运特定的糖类物质，而不能转运其他糖类物质。仅通过序列同源性比对以及进化树分析不能确定糖转运蛋白对何种糖具有转运功能，需要进行大量的分子生物学实验。比如Jiang等利用基因比对分析在里氏木霉的基因组中预测了三个潜在糖转运蛋白，但通过分子生物实验检测发现Gatr1p虽为膜蛋白但无法转运葡萄糖、甘露糖、果糖与木糖等糖类物质，Gltr1p则仅具有较微弱的葡萄糖转运能力，而Xltr1p则具有较强的葡萄糖、甘露糖、果糖与木糖等糖类物质的能力(Jiang et al.,Identification and Characterization of an Efficient d-Xylose Transporter inSaccharomyces cerevisiae.J Agric Food Chem.2020Mar4；68(9):2702-2710.)。再如虽然在Clostridium phytofermentans基因组中注释到173个糖转运蛋白，但Cerisy等通过基因敲除实验证实仅4个转运蛋白是糖类物质转运的关键，但转运底物存在显著差异，如cphy2241可转运葡萄糖与半乳糖，cphy2465可转运纤维二糖，cphy3589则参与半乳聚糖的转运与利用(Tristan Cerisy et al.,ABC Transporters Required for Hexose Uptakeby Clostridium phytofermentans.J Bacteriol.2019Jul10；201(15):e00241-19.)。