[发明专利]一种具有高效合成Wzy型胞外多糖特性的鞘氨醇单胞菌株及其构建方法和应用

说明书

本发明提供了一种具有高效合成Wzy型胞外多糖特性的鞘氨醇单胞菌株及其构建方法和应用，属于功能微生物技术领域。本发明在鞘氨醇单胞菌菌株NXdP的基础上，将Wzy聚合酶的C端酪氨酸激酶区域(WzyC)的关键活性位点(WalkerA、WalkerA'、WalkerB和C端Tyr簇)进行突变获得既可在好氧又可在微氧条件下合成微生物多糖的鞘氨醇单胞菌株，有利于降低能耗。同时所述鞘氨醇单胞菌菌株生产的微生物多糖在质构特性和构象转变温度方面均有改变，鞘氨醇单胞菌菌株合成的生物多糖比来源于亲本菌株NXdP产生的生物多糖具有更好的弹性、回复性及内聚性，且更具有较低的构象转变温度，可在多行业广泛应用。

技术领域

本发明属于功能微生物技术领域，具体涉及一种具有高效合成Wzy型胞外多糖特性的鞘氨醇单胞菌株及其构建方法和应用。

背景技术

微生物胞外多糖是由好氧微生物合成的一类由单糖或衍生物经过糖苷键聚合形成的高分子聚合物。微生物多糖种类繁多、性能多样、生产周期短且不受气候和地理环境条件的限制，已经广泛应用于食品、石油、化妆品、地矿、医药、环境保护等二十多个行业几百种用途，是一类与人们生活息息相关的生物技术产品。鞘氨醇单胞菌是一类可合成微生物胞外多糖的菌属，目前已经大量发酵并广泛应用的菌株及其产物鞘氨醇胶主要包括：Sphingomonas elodea ATCC3161及其产物结冷胶，Sphingomonas sp.ATCC31555及其产物韦兰胶，Sphingomonas sp.ATCC53159及其产物迪特胶，Sphingomonas sp.ATCC31961及其产物鼠李胶等。

充足的氧气是有效生产多糖并获得高产率的前提条件。然而，在多糖发酵过程中，随着发酵液粘度的增加，溶氧量迅速降低，并形成微氧环境，极大的限制了菌株的活性和多糖的生产。以广泛应用的鞘氨醇胶韦兰胶的粘性发酵为例，在发酵20h左右时，氧气的摄入率最高，溶氧量降至最低，粘度开始显著增加。随着搅拌速率的增加，氧气摄入率、溶氧量以及发酵液粘度均有所上升，由此说明氧气的含量直接影响了多糖的产量。而供氧是一个高电能能耗过程。因此，构建在低溶氧条件下可维持菌株活性并持续高效合成胞外多糖的工程菌株是降低能耗、实现资源可持续性发展的有效方案。

现有技术解决微生物多糖的高耗氧问题主要从发酵工艺和菌株优化两方面进行。一方面，发酵工艺方面，常应用能够增加供氧的叶轮系统和结构合适的反应器，包括搅拌塔反应器、外部循环式反应器、鼓泡柱或气升式反应器等，或者在发酵中后期增加搅拌速率和通气量提高多糖的产量，但是设备能耗显著增加。二方面，在发酵菌株改进方面，将具有携氧能力的透明颤血红蛋白基因vgb转入菌株中，可改变菌株在低溶氧条件的代谢流向，从而有限的增加多糖的产量。因此，这两种工艺的改进并不能从根本上解决菌株合成胞外多糖的高耗氧问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有高效合成Wzy型胞外多糖特性的鞘氨醇单胞菌株及其构建方法和应用，所述菌株不仅能够在好氧发酵条件下高效生产微生物多糖，而且还能在微氧发酵条件下高效生产微生物多糖。

本发明提供了一种具有高效合成Wzy型胞外多糖特性的鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.)菌株，在鞘氨醇单胞菌菌株NXdP的基础上，将Wzy聚合酶的C端酪氨酸激酶区域的关键活性位点进行突变获得；

所述关键活性位点包括但不限于以下一个或多个区域：Walker A区域、Walker A'区域、Walker B区域和C端Tyr簇。

优选的，Walker A区域的氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示；

Walker A'区域的氨基酸序列如SEQ ID NO:4所示；

Walker B区域的氨基酸序列如SEQ ID NO:5所示；

C端Tyr簇的氨基酸序列如SEQ ID NO:6所示。

优选的，Wzy聚合酶的C端酪氨酸激酶区域的氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示；