[发明专利]一种产1,3-丙二醇的基因工程菌

说明书

本发明涉及一种产1,3‑丙二醇的基因工程菌。该基因工程菌是采用大肠杆菌为宿主细胞，通过导入编码天冬氨酸脱羧酶的基因panD、编码β‑丙氨酸‑丙酮酸氨基转移酶的基因bauA、编码3‑羟基酸脱氢酶的基因ydfG、经过密码子优化的编码醛脱氢酶的基因pdup、编码醇脱氢酶的基因yqhD、经过密码子优化的编码3‑羟基丙酰辅酶A合成酶的基因Msed_1456而得，该菌为高产1,3‑丙二醇的基因工程菌。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种产1,3-丙二醇的基因工程菌，具体涉及一种产1,3-丙二醇的基因工程菌及其在生产1,3-丙二醇中的应用。

背景技术

1,3-丙二醇是一种重要的化学物质，已经被广泛应用于纺织品、树脂和药物等领域中，尤其是可以作为聚合物聚对苯二甲酸三甲酯(PTT)的合成单体。根据TechNavio(Infiniti Research Ltd)出版的Global 1,3-Propanediol(PDO)Market 2020-2024一书，全球1,3-丙二醇(PDO)市场在2020年～2024年，将以11％的年复合成长率增长，并达到2亿9242万美元的规模。

1,3-丙二醇的生产方法主要有化学合成法和生物合成法，化学合成法代表性工艺有丙烯醛法和环氧乙烷法，但是污染较为严重，副产物多，生物合成法通过微生物发酵生产，污染少，生物法合成1,3-PDO成为一种替代化学合成最具潜力的策略。

因此，目前需要研究开发一种转化率高，经济性好，易于工业化生产的1,3-PDO生物合成技术。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的不足提供一种1,3-丙二醇的基因工程菌，该菌为高产1,3-丙二醇的基因工程菌，利用该基因工程菌生产1,3-丙二醇，转化率高，经济性好，易于工业化生产。

为此，本发明提供了一种产1,3-丙二醇的基因工程菌，其合成1,3-丙二醇的途径如下：

(1)葡萄糖在微生物自身糖酵解途径的作用下生成草酰乙酸；

(2)草酰乙酸在天冬氨酸氨基转移酶的作用下生成L-天冬氨酸；

(3)L-天冬氨酸在天冬氨酸脱羧酶的催化作用下生成β-丙氨酸；

(4)β-丙氨酸在β-丙氨酸-丙酮酸氨基转移酶的催化作用下生成丙二酸半醛；

(5)丙二酸半醛在3-羟基酸脱氢酶的催化作用下生成3-羟基丙酸；

(6)3-羟基丙酸在3-羟基丙酰辅酶A合成酶的催化作用下生成3-羟基丙酰辅酶A；

(7)3-羟基丙酰辅酶A在醛脱氢酶的催化作用下生成3-羟基丙醛；

(8)3-羟基丙醛在醇脱氢酶的催化作用下生成1,3-丙二醇。

根据本发明，所述基因工程菌为包含编码天冬氨酸脱羧酶的基因panD、编码β-丙氨酸-丙酮酸氨基转移酶的基因bauA、经过密码子优化的编码3-羟基酸脱氢酶的基因ydfG、经过密码子优化的编码醛脱氢酶的基因pdup、编码醇脱氢酶的基因yqhD、经过密码子优化的经过密码子优化的编码3-羟基丙酰辅酶A合成酶的基因Msed_1456的重组宿主菌。

在本发明的一些实施例中，所述编码天冬氨酸脱羧酶的基因panD来源于枯草芽孢杆菌168株(Bacillus subtilis strain 168)，其序列如SEQ No.1所示。

在本发明的一些实施例中，所述编码β-丙氨酸-丙酮酸氨基转移酶的基因bauA来源于铜绿假单胞菌PAO1(Pseudomonas aeruginosa PAO1)，其序列如SEQ No.2所示。