[发明专利]重组微生物及其用于生产1,5-戊二胺的方法

说明书

本公开提供一种重组微生物，其包含表达载体，该表达载体包括编码磷酸吡哆醛基因的核苷酸序列以及控制该核苷酸序列表达的持续型启动子序列。本公开还提供使用该微生物生产1,5‑戊二胺的方法。

技术领域

本公开涉及一种生产1,5-戊二胺的微生物，且特别涉及一种经基因重组 的微生物及使用该微生物生产1,5-戊二胺的方法。

背景技术

1,5-戊二胺是化工产业中用以合成多聚物的重要原料，其生产及制备方 法的改良及效率提升为该领域一直以来的主要课题。

全细胞催化法(in vitro whole-cell biotransformation)是现有以 微生物生产1,5-戊二胺的其中一种方法，其利用完整的生物有机体作为催化 剂而进行化学转化，即，将微生物培养至一定细胞量后，再加入基质进行催 化，进而转化为产物。例如，使用基因重组微生物使其表达赖氨酸脱羧酶 (lysine decarboxylase，CadA)，并通过高密度发酵提升菌量，借以增加赖 氨酸脱羧酶的表达量，进而提升其催化赖氨酸的转化效率以生产戊二胺。然 而，以全细胞催化法生产1,5-戊二胺时，还必须在反应系统中添加昂贵的磷 酸吡哆醛(pyridoxal 5’-phosphate，PLP)活化赖氨酸脱羧酶(CadA)， 以进一步提升全细胞催化法的效率。

磷酸吡哆醛(PLP)是维生素B6的活性形式，大肠杆菌细胞中具有两条 磷酸吡哆醛的自生成途径，分别是从头合成法，即利用葡萄糖生产磷酸吡哆 醛，而另一条则称为超级救援途径，即利用维生素B6的前体，如吡哆醛 (pyridoxal，PL)和吡哆醇(pyridoxine，PN)等经催化生成磷酸吡哆醛。

于先前技术中，已公开于催化过程中添加维生素B6的前体以取代磷酸 吡哆醛的方法，如专利公开号CN109536542A，其公开在反应系统中加入浓度 为0.05至0.5mM的吡哆醛、磷酸吡哆醛、吡哆醇、吡哆胺等辅酶；另外， 专利公开号CN109097408A则公开在连续酶反应器中加入赖氨酸脱羧酶和维 生素B6辅酶；而专利公开号CN108997141A还公开在赖氨酸和赖氨酸脱羧酶 混合系统中加入吡哆氨、吡哆醇、吡哆醛、磷酸吡哆醛等维生素B6辅酶。然而，上述直接添加磷酸吡哆醛前体对于生产1,5-戊二胺的效果不佳，仍需 开发其他提升1,5-戊二胺产能的全细胞催化法。

2015年，南京工业大学研究团队(Ma,W.,Cao,W.,Zhang,B.,Chen, K.,Liu,Q.,Li,Y.,Ouyang,P.(2015).Engineering a pyridoxal 5’-phosphate supply forcadaverine production by using Escherichia coli whole-cellbiocatalysis.Scientific Reports,5(1),1-10)尝试 利用表达从头合成途径中的基因以提升戊二胺的产量，而韩国Kim等人的团 队(Kim,J.H.,Kim,J.,Kim,H.J.,Sathiyanarayanan,G.,Bhatia, S.K.,Song,H.S.Yang,Y.H.(2017).Biotransformationof pyridoxal 5’-phosphate from pyridoxal by pyridoxal kinase(pdxY)to supportcadaverine production in Escherichia coli.Enzyme and Microbial Technology,104,9-15)则经由表达PdxY并添加PL作为前体的方法，其 获得最高33g/L的戊二胺，生产率为5.5g/L/h，但这些方法的产能及生产 效率并不符合需求，故仍需能进一步提高1,5-戊二胺产量的方法。

有鉴于此，本公开所属技术领域对可有效提升生产1,5-戊二胺产能的方 法仍有需求，以解决已知技术所存在的问题。

发明内容