[发明专利]L-组氨醇磷酸氨基转移酶突变体、编码基因、质粒、基因工程菌及应用

说明书

本发明公开了一种L‑组氨醇磷酸氨基转移酶突变体、编码基因、质粒、基因工程菌及应用，属于生物工程技术领域，通过将L‑组氨醇磷酸氨基转移酶第223位的半胱氨酸突变为甘氨酸的单突变或在前述单突变基础上联合第180位的异亮氨酸突变为丝氨酸的双突变体，即为所述L‑组氨醇磷酸氨基转移酶突变体，获得对应编码基因，进而得到相应质粒、基因工程菌，该酶突变体不仅酶活力高，还对抗α‑酮戊二酸反馈抑制，相较于单纯提升酶活力，本发明能够通过影响可逆反应方向，进一步促进L‑组氨酸的合成。本发明适用于将该酶突变体用于工业发酵生产L‑组氨酸，能够显著提高生产效率，加入L‑谷氨酰胺可以提高约60％的L‑组氨酸产量。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，涉及一种L-组氨醇磷酸氨基转移酶突变体，具体地说是一种L-组氨醇磷酸氨基转移酶突变体、编码基因、质粒、基因工程菌及应用。

背景技术

L-组氨酸是组成蛋白质的20种氨基酸之一，婴幼儿阶段无法自主合成，需要从食物中获取，属于半必须氨基酸。L-组氨酸既可作为质子供体，又可作为质子受体，常位于生物酶的活性中心，主要应用于食品、医药、饲料等领域，常用于综合氨基酸制剂中，用于辅助治疗贫血、关节炎、胃溃疡、十二指肠溃疡等。近年来，研究发现，L-组氨酸作为肌肽的组成成分，在抗氧化保健方面市场前景广阔，据恒州博智预测，2023年，全球组氨酸的消费量将达3100吨以上。

如今，L-组氨酸的主要生产厂家集中在中国和日本。以日本协和发酵、日本味之素等知名公司为代表，主要生产方法包括水解法以及发酵法，目前发酵法生产L-组氨酸因其效率高、成本低，已经成为主流，但仍存在一些问题。

首先，早期用于发酵生产L-组氨酸的基因工程菌株，多选用粘质沙雷氏菌和谷氨酸棒杆菌，产量较低。如韩国希杰公司在公开号为KR102204917B1的韩国发明专利中，采用谷氨酸棒杆菌KCCM11759P发酵生产L-组氨酸，产量仅为1.6g/L。后期随着基因工程手段的介入，虽然L-组氨酸产量有所提高，但即使在发酵罐大规模发酵生产，产量仍普遍在10g/L以下，尤其，对于粘质沙雷氏菌和谷氨酸棒杆菌遗传背景的研究有限，也导致产量提升研究难度更大。

近年来，通过改造遗传背景研究更为透彻的大肠杆菌以获得L-组氨酸高产菌株，成为研究热点。2020年，公开号为CN111996155B的中国发明专利申请中，公开了一种提高L-组氨酸产生菌生产能力的方法，通过对大肠杆菌来源的ATP磷酸核糖基转移酶进行突变，将菌株的L-组氨酸生产能力提高至野生型的3.5倍以上，该技术一定程度上提高了大肠杆菌发酵生产L-组氨酸的能力，对L-组氨酸产量的提升原理为消除ATP磷酸核糖基转移酶受终产物L-组氨酸的反馈抑制，但这种方法将对大肠杆菌的改造单一的局限在ATP磷酸核糖基转移酶这一限速酶上，严重限制了后续进一步提升L-组氨酸产量的路径。

因此，为满足市场对L-组氨酸高产菌株多样化的需求，并且拓宽后期开发路径，需要构建一种基于不同改造原理的L-组氨酸高产基因工程菌株。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是要提供一种L-组氨醇磷酸氨基转移酶突变体，通过基因工程技术手段，构建酶突变体，同时获得其编码基因，以达到用于提高L-组氨醇磷酸氨基转移酶催化活力，能够用于L-组氨酸高效发酵生产的目的；

本发明另外的目的，是要提供携带上述L-组氨醇磷酸氨基转移酶突变体编码基因的菌株在发酵生产L-组氨酸中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种L-组氨醇磷酸氨基转移酶突变体，L-组氨醇磷酸氨基转移酶第223位的半胱氨酸突变为甘氨酸的单突变体，或

L-组氨醇磷酸氨基转移酶第223位的半胱氨酸突变为甘氨酸且第180位的异亮氨酸突变为丝氨酸的双突变体，即为所述L-组氨醇磷酸氨基转移酶突变体；

其中，所述L-组氨醇磷酸氨基转移酶的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。