[发明专利]双功能亚甲基四氢叶酸脱氢酶编码基因folD在L-氨基酸合成中的应用

说明书

本发明公开了双功能亚甲基四氢叶酸脱氢酶编码基因folD在L‑氨基酸合成中的应用。具体地公开了氨基酸序列是SEQ ID No.5的蛋白质及其编码基因。本发明构建了包含点突变(T‑A)的基因工程菌、基因组上和质粒上过表达folD基因或folD^T107A基因的工程菌，以及基因组上缺失folD基因的工程菌，经发酵实验表明，folD基因及folD^T107A基因参与了L‑氨基酸的生物合成，对folD基因编码区进行点突变(T‑A)或在生产菌中过表达folD基因或folD^T107A基因，有助于L‑氨基酸产量及转化率的提高，可以培育符合工业化生产的高产高质量菌种，对L‑氨基酸的工业化生产具有重要的意义。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及双功能亚甲基四氢叶酸脱氢酶编码基因folD在L-氨基酸合成中的应用。

背景技术

氨基酸是含氨基和羧基的一类有机化合物的统称，是构成蛋白质大分子的基础结构，几乎一切生命活动都与之相关，是人体必不可少的物质，有些则直接用作药物。虽然存在于自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属L-氨基酸(除甘氨酸外)。近年来，L-氨基酸在食品工业、医药、农业、畜牧业、以及人类健康、保健、化妆品行业等方面，发挥了越来越广泛的作用。我国是氨基酸生产和消费大国，无论是在工业总产量还是在年产值方面，都居于世界前列，在我国国民经济发展中扮演着重要角色，但仍然存在着主要生产技术指标落后、能源消耗大、生产成本较高、发酵产率和转化率低等问题。传统的氨基酸生产方法有提取法、化学合成法、酶法以及微生物发酵法。提取法和化学合成法由于原料来源受限制、生产成本较高、污染环境，难以实现大规模工业化生产。微生物发酵法具有原料成本低、反应条件温和、容易实现大规模生产等优点，是目前生产L-氨基酸最主要的方法，目前世界上可用发酵法生产氨基酸有20多种。微生物发酵，就是以糖类和铵盐为主要原料的培养基中培养微生物，积累特定的氨基酸，这些方法成立的一个重要原因是使用选育的氨基酸生物合成高能力的菌株。

优良的生产菌种是提高氨基酸产量和质量的保障。随着重组DNA技术的发展和相关微生物基因组信息的获得，基于代谢工程原理的基因工程育种技术逐渐成为主流。对微生物的代谢途径及代谢网络进行有目的的改造，人为改变菌种的代谢调控机制，使微生物体内的代谢流按照所要求的方向进行，过量积累氨基酸、大幅提高氨基酸的产量、降低成本，对加快L-氨基酸产业化的进程具有重要的意义。

亚甲基四氢叶酸脱氢酶(methylenetetrahydrofolate dehydrogenase，MTHFD)，又称为亚甲基四氢叶酸环水解酶，是一种具有亚甲基四氢叶酸脱氢酶及环化水解酶双重活性的双功能酶(由folD基因编码)，其在叶酸代谢中起着至关重要的作用。目前尚没有关于MTHFD在L-氨基酸生产中的功能研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何通过基因的遗传改造提高微生物L-氨基酸的产量，所要解决的技术问题不限于所描述的技术主题，本领域技术人员通过以下描述可以清楚地理解本文未提及的其它技术主题。

为解决上述技术问题，本发明首先提供了蛋白质，名称为folD^L36Q，所述蛋白质folD^L36Q可为下述任一种：

A1)氨基酸序列是SEQ ID No.5的蛋白质；

A2)将SEQ ID No.5所示的氨基酸序列经过氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与A1)所示的蛋白质具有80％以上的同一性且具有相同功能的蛋白质；

A3)在A1)或A2)的N端和/或C端连接标签得到的具有相同功能的融合蛋白质。