CN108866120A - 基于l-阿拉伯糖的l-核糖的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于L‑阿拉伯糖的L‑核糖的制作方法,尤其包括:在包含阿拉伯糖的培养基中,将自阿拉伯糖生产L‑核糖的途径导入的第一微生物进行培养,而生成L‑核糖的步骤;在上述培养基中去除第一微生物后,将导入L‑核酮糖代谢途径的第二微生物进行接种并培养,而消耗L‑阿拉伯糖及L‑核酮糖后,将所生成的L‑核糖回收的步骤。根据本发明的L‑核糖生产方法利用代谢而去除除L‑核糖以外的所有糖类,因此在发酵产物中生产高纯度L‑核糖,上述所生产的核糖作为多样的L型核糖酸医药品的合成原材料,在制作医药品等时有益使用因此十分有益。
Description
技术领域
本发明涉及一种L-核糖(L-ribose)的生产方法,尤其涉及一种L-核糖(L-ribose)的高纯度生产方法,其包括:(a)在作为碳源包含L-阿拉伯糖(L-arabinose)的培养基中,将导入L-核酮糖(L-ribulose)及L-核糖(L-ribose)生产途径的第一微生物进行培养,而生成L-核酮糖及L-核糖的步骤;(b)在上述培养基中去除上述第一微生物后,将导入L-核酮糖代谢途径的第二微生物进行接种并培养,而消耗L-阿拉伯糖及L-核酮糖的步骤;以及(c)将上述所生产的L-核糖回收的步骤。
背景技术
L-核糖(L-ribose)作为很多L型核苷酸糖医药品的合成原料物质,用于合成抗病毒剂即甲基-L-呋喃核糖苷(methyl-L-riboflanoside;"Bezimidavir"TM),从而L-核糖及其衍生物的全世界市场价在2001年曾经是11亿美元,最近还作为新型抗疱疹病毒药(Antiherpes)开发的BW1263W(Glaxo Wellcome)和作为乙型性肝炎治疗药开发的L-FMAU(Bukwang&Triangle)等的核心中间物使用,而其需求激增,从而开发一种能够工业上利用的制作方法成为本领域很多研究者关注的对象。
L-核糖主要利用L-阿拉伯糖、L-木糖、D-葡萄糖、D-半乳糖、D-核糖或D-甘露糖-1,4-内酯通过化学合成法生产(Akagi,M.,et al.,Chem.Pharm.Bull.(Tokyo)50:866,2002;Takahashi,H.,et al.,Org.Lett.4:2401,2002;Yun,M.,et al.,Tetrahedron Lett.46:5903,2005)。然而化学合成方法在其生产过程中存在各种严重的问题。实际引发了要求高温及高压的工作环境方面的危险性、由于化学反应后附带产生的糖类而需要复杂的L-核糖分离及精制过程,及其过程中产生的化学垃圾引发的环境污染等问题。
为了克服如上所述的缺陷,曾经进行了如下L-核糖的生物学生产方法的研究。具体说,源自克雷伯氏肺炎菌(Klebsiella pneumoniae)的阿拉伯糖异构酶、源自施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)的L-鼠李糖异构酶(L-rhamnose isomerase)、源自锈棕色链霉菌(Streptomyces rubiginosus)的D-木糖异构酶(D-xylose isomerase)以及源自乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)的葡萄糖-6-磷酸异构酶(galactose-6-phosphateisomerase)具有广泛的底物特异性,从而可将L-核酮糖转换成L-核糖,但其转换速度很慢。
并且,利用酶催化(Enzymatic)法的工程,存在需要高纯度底物(由于酶具有广泛的底物特异性)、规模小、酶不稳定(即使是固定化酶若是L-糖生产酶2-3天内损失50%以上活性)的缺点,若是化学合成,存在即使使用高纯度底物,也很难确保L-立体特意性,因此精制费用上升而产物成为高价的缺点。
相比之下,利用发酵法的工程,具备可作为底物利用低纯度的低廉底物(生物质水解),基本上是利用细胞内酶的转换因此容易确保L-立体特异性,并且利用通过离子交换树脂的经济的精制法可低廉制取产物,而且发酵工程是常温常压的安全工程的优点。
因此,将高价戊糖L-稀少糖的生物质酸解物无需精制而可以直接使用,并利用低价的底物(L-arabinose、D-xylose或xylitol、arabitol等糖醇)通过高生产率的发酵法而生产L-稀少糖的糖转换核心技术,将会成为L-稀少糖生产课题的关键。
尤其基于L-核苷的医药品的原料即L-核糖,若利用发酵法以每公斤500美元以下供应时,不仅亲环境,且比现在每公斤2000美元供应的化学制作工程,具备足够的竞争力。
从而,本发明者发现利用具L-核糖生物合成途径的微生物而自阿拉伯糖生产L-核糖,并利用具L-核酮糖代谢途径的其他微生物去除除L-核糖以外的副产物时,能够生产高纯度L-核糖,从而完成了本发明。
在本背景技术部分记载的上述内容只是为了提高对本发明背景的理解,有可能不包括对于具备本发明技术领域通常知识的人来说已公知的在先技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种L-核糖的制作方法。
本发明的另一目的在于提供一种导入自L-阿拉伯糖生物合成L-核糖的途径的重组微生物。
本发明的又一目的在于提供一种导入L-核酮糖代谢途径的重组微生物。
为实现上述目的,本发明提供一种L-核糖(L-ribose)的制作方法,其包括:(a)在作为碳源包含L-阿拉伯糖(L-arabinose)的培养基中,将导入L-核酮糖(L-ribulose)及L-核糖(L-ribose)生产途径的第一微生物进行培养,而生成L-核酮糖及L-核糖的步骤;(b)在上述培养基中去除上述第一微生物后,将导入L-核酮糖代谢途径的第二微生物进行接种并培养,而消耗L-阿拉伯糖及L-核酮糖的步骤;以及(c)将上述所生成的L-核糖回收的步骤。
本发明还提供一种具阿拉伯糖代谢能力的念珠菌属菌株,其导入了编码阿拉伯糖转运蛋白(arabinose transporter protein)的基因、编码阿拉伯糖异构酶(arabinoseisomerase)的基因以及编码核糖异构酶(ribose isomerase)的基因。
本发明还提供一种具核酮糖代谢能力的念珠菌属菌株,其导入了编码阿拉伯糖转运蛋白(arabinose transporter protein)的基因、编码阿拉伯糖异构酶(arabinoseisomerase)的基因、编码核酮糖磷酸化酶激酶(L-ribulose kinase)的基因以及编码L-核酮糖-5-磷酸4-表异构酶(L-ribulose-5-phosphate-4-epimerase)的基因。
根据本发明的L-核糖制作方法,具有通过代谢去除除L-核糖的所有糖类,因此自发酵产物制作高纯度L-核糖的效果,并且上述所生产的核糖作为多样的L型核苷酸糖医药品的合成原材料,当制作医药品等时有益使用从而十分有益。
附图说明
图1是图示本发明中导入的自阿拉伯糖代谢L-核糖的途径的概略图。
图2是图示本发明的L-核糖制作方法的概略图。
图3中A是导入STP2基因(要说明导入位置)、23K AraA以及RI基因的基因表达盒的概念图、B作为用于确认导入的基因的聚合酶链式反应(PCR)结果,Control是对照组,STP2,23K AraA,RI的聚合酶链式反应结果没有出现带(band)从而确认没有基因;Confirm是实验组,通过转化(transformation)实验确认STP2,23K AraA,RI聚合酶链式反应结果带(band)出现在正确位置,而显示基因导入良好。
图4中A是导入STP2基因、AraA、AraB及AraD基因的基因表达盒的概念图、B是确认导入的基因的结果。
图5是图示将在热带念珠菌导入STP2基因以及23K AraA基因、RI基因的菌株在阿拉伯糖所含培养基中培养而生产的L-核糖生产量进行测定的结果的曲线图。
图6的(A)是图示将通过本发明二步骤工程生产的L-核糖的量在培养基内进行测定的结果的曲线图、(B)是图示将各培养步骤的样品液体通过液相色谱法(LC)分析的结果的曲线图。
具体实施方式
只要没有其他定义,本说明书中所使用的全部技术及科学词汇,具有本发明所属技术领域熟练专家通常所理解相同的意思。通常本说明书中所使用的命名法是本技术领域公知并通常使用的。
本发明要确认,自导入L-核糖生产途径的微生物生产L-核糖后,用二次发酵去除副产物时,L-核糖的纯度是否提高。
本发明进行了二步骤发酵工程,在念珠菌属第一菌株中导入以L-阿拉伯糖(L-arabinose)原始底物经过L-核酮糖(L-ribulose)而生产L-核糖(L-ribose)的代谢途径,从而自生物质酸解物生产L-核糖及L-核酮糖后,在念珠菌属第二菌株中导入L-阿拉伯糖(L-arabinose)及L-核酮糖(L-ribulose)生物降解代谢途径,而除去除L-核糖以外的L型副产物糖。结果,确认经过上述二步骤发酵工程生产的L-核糖的纯度(purity)大幅提高。
即、本发明一实施例中导入了编码阿拉伯糖转运蛋白(arabinose transporterprotein)的基因、编码阿拉伯糖异构酶(arabinose isomerase)的基因以及编码核糖异构酶(riboseisomerase)的基因,并将具有阿拉伯糖代谢能力的第一热带念珠菌(Candidatropicalis)菌株,在作为碳源包含阿拉伯糖的培养基中培养,而生产L-核糖后(图6、A、1ststage),去除上述第一菌株,并导入了编码阿拉伯糖转运蛋白(arabinose transporterprotein)的基因、编码阿拉伯糖异构酶(arabinose isomerase)的基因、编码核酮糖磷酸化酶激酶(L-ribulose kinase)的基因以及编码L-核酮糖-5-磷酸4-表异构酶(L-ribulose-5-phosphate-4-epimerase)的基因,将具有L-核酮糖代谢能力的第二热带念珠菌(Candidatropicalis)菌株在上述培养基中培养,培养结果可确认,除L-核糖以外的所有L型副产物糖均被去除而制出高纯度的L-核糖(图6、A、2nd stage,图6、B)。
从而,本发明一方面涉及一种L-核糖(L-ribose)制作方法,其包括:(a)在作为碳源包含L-阿拉伯糖(L-arabinose)的培养基中,将导入L-核酮糖(L-ribulose)及L-核糖(L-ribose)生产途径的第一微生物进行培养,而生成L-核酮糖及L-核糖的步骤;(b)在上述培养基中去除上述第一微生物后,将导入L-核酮糖代谢途径的第二微生物进行接种并培养,而消耗L-阿拉伯糖及L-核酮糖的步骤;以及(c)将上述所生成的L-核糖回收的步骤。
根据本发明,作为上述第一微生物只要是导入能够自阿拉伯糖生产L-核糖的代谢途径的微生物均可使用,其特征在于,优先导入选自由编码阿拉伯糖转运蛋白(arabinosetransporter protein)的基因、编码阿拉伯糖异构酶(arabinose isomerase)的基因以及编码核糖异构酶(ribose isomerase)的基因组成的组中任意一种以上的基因,但并不限于此。
根据本发明,作为上述第二微生物只要是导入阿拉伯糖及L-核酮糖生物降解代谢途径的微生物均可使用,其特征在于,优先导入选自由编码阿拉伯糖转运蛋白(arabinosetransporter protein)的基因、编码阿拉伯糖异构酶(arabinose isomerase)的基因、编码核酮糖磷酸化酶激酶(L-ribulose kinase)的基因以及编码L-核酮糖-5-磷酸4-表异构酶(L-ribulose-5-phosphate-4-epimerase)的基因组成的组中任意一种以上的基因,但并不限与此。
根据本发明,作为上述第一微生物及第二微生物只要是能够发酵的微生物均可使用,其特征在于,优先为念珠菌属(Candida)菌株,更优先选自由季也蒙念珠菌(C.guillermondi)、近平滑念珠菌(C.parapsilosis)、热带念珠菌(C.tropicalis)组成的组中,但并不限与此。
根据本发明,上述微生物的培养过程可采用通常公知的培养方法,除了在本发明实施例中使用的特定培养基及特定培养方法以外,还可使用乳清(whey)、玉米浆(cornsteep liquor)等糖化液及其他培养基,并且可采用加料分批培养(fed-batch culture)、连续培养等多样的方法(Lee et al.,Bioprocess Biosyst.Eng.,26:63,2003;Lee etal.,Appl.Microbiol.Biotechnol.,58:663,2002;Lee et al.,Biotechnol.Lett.,25:111,2003;Lee et al.,Appl.Microbiol.Biotechnol.,54:23,2000;Lee et al.,Biotechnol.Bioeng.,72:41,2001)。
进而,所使用的培养基作为碳源可单独使用或混合使用糖及碳水化物(如,葡萄糖、木糖、蔗糖、乳糖、果糖、麦芽糖、糖蜜、淀粉及纤维素)、油脂及脂肪(如,大豆油、葵花籽油、花生油及椰子油)、脂肪酸(如,棕榈酸、硬脂酸及亚麻酸)、醇(如,丙三醇及乙醇)以及有机酸(如,醋酸)等;作为氮源可单独使用或混合使用含氮有机化合物(如,蛋白胨、酵母提取液、肉汁、麦芽抽提液、玉米浸渍液、豆粉及尿素)、或无机化合物(如,硫酸铵、氯化铵、磷酸铵、碳酸铵及硝酸铵)等;作为磷源可单独使用或混合使用磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、相对应的钠盐等;可包括其他金属盐(如,硫酸镁或硫酸铁)、氨基酸及维生素等成长必需或促进物质。
本发明的上述培养步骤中将所生产核糖回收的方法,可采用培养方法如,分批培养、连续培养或加料培养方法等本领域公知的适当的方法而从培养液中收集核糖。
根据本发明,在上述步骤(b)中去除第一微生物的步骤可采用将培养基与微生物进行分离的通常所有方法,其特征在于,优先采用离心分离,但并不限与此。
根据本发明,其特征在于在上述第一微生物或第二微生物中所导入的基因是密码子优化的,密码子优化可采用以第一微生物或第二微生物偏好的密码子进行替换的方法,如,利用密码子数据库(Codon Usage Database(http://www.kazusa.or.jp/codon/index.html))的数据替换各个基因的密码子。
根据本发明,其特征在于上述所导入的基因复制在包含甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)的启动子和筛选标记URA3基因、用于去除筛选标记的重复序列(glu或arg基因)的基因盒中,并导入到微生物,但并不限于此,通常的基因导入方法均可使用。
根据本发明,其特征在于上述编码阿拉伯糖转运蛋白(arabinose transporterprotein)的基因是STP2,但并不限于此。
根据本发明,其特征在于上述编码阿拉伯糖异构酶(arabinose isomerase)的基因是AraA,但并不限与此。
根据本发明,其特征在于上述编码核糖异构酶(ribose isomerase)的基因是RI,但并不限与此。
根据本发明,其特征在于上述编码核酮糖磷酸化酶激酶(L-ribulose kinase)的基因是AraB,但并不限与此。
根据本发明,其特征在于上述编码L-核酮糖-5-磷酸4-表异构酶(L-ribulose-5-phosphate-4-epimerase)的基因是AraD,但并不限于此。
本发明还涉及一种具阿拉伯糖代谢能力的念珠菌属(Candida)菌株,导入了编码阿拉伯糖转运蛋白(arabinose transporter protein)的基因、编码阿拉伯糖异构酶(arabinoseisomerase)的基因以及编码核糖异构酶(ribose isomerase)的基因。
本发明还涉及一种具核酮糖代谢能力的念珠菌属(Candida)菌株,导入了编码阿拉伯糖转运蛋白(arabinose transporter protein)的基因、编码阿拉伯糖异构酶(arabinoseisomerase)的基因、编码核酮糖磷酸化酶激酶(L-ribulose kinase)的基因以及编码L-核酮糖-5-磷酸4-表异构酶(L-ribulose-5-phosphate-4-epimerase)的基因。
根据本发明,上述念珠菌属(Candida)菌株可采用公知的多样方法制作,并且可适用韩国专利第10-124678号揭示的方法,其特征在于,优先通过同源重组制作,但并不限于此。
根据本发明,其特征在于上述编码阿拉伯糖转运蛋白(arabinose transporterprotein)的基因是STP2,但并不限于此。根据本发明,其特征在于上述编码阿拉伯糖异构酶(arabinoseisomerase)的基因是AraA,但并不限与此。根据本发明,其特征在于上述编码核糖异构酶(ribose isomerase)的基因是RI,但并不限与此。根据本发明,其特征在于上述编码核酮糖磷酸化酶激酶(L-ribulose kinase)的基因是AraB,但并不限与此。根据本发明,其特征在于上述编码L-核酮糖-5-磷酸4-表异构酶(L-ribulose-5-phosphate-4-epimerase)的基因是AraD,但并不限于此。
下面,通过实施例进一步详细说明本发明。对于具备本领域通常知识的人来说很显然,这些实施例只是用于例示本发明,本发明的范围不限于这些实施例。
实施例1:复制甘油醛-3-磷酸脱氢酶的启动子和終止子序列
为了复制热带念珠菌(Candida tropicalis)的甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase;GAPDH)的启动子和终止子,利用热带念珠菌基因组DNA和下述引物对进行聚合酶链式反应(PCR),而获取了1455bp的启动子序列(序列号:1)和309bp的终止子序列(序列号:2)。
启动子的聚合酶链式反应(PCR)[94℃、30秒、重复30次(94℃、30秒;55℃、1分钟;72℃、1分钟30秒),72℃、7分钟)]:
PGAP-F(BglII):5'-agatctaacgtggtatggttgtaagaaac-3'(序列号:3);以及
PGAP-R(XbaI_BamHI):5'-ggatccgcgtctagatgtttaaattctttaattg-3'(序列号:4)。
终止子的聚合酶链式反应(PCR)[94℃、30秒、重复30次(94℃、30秒;55℃、1分钟;72℃、1分钟),72℃、7分钟]:
TGAP-F(XbaI_Xho):5'-tctagattgctcgagctatccaacaaactctag-3'(序列号:5);以及
TGAP-R(BamHI):5'-ggatcctctggtttagaagtagggactgtatg-3'(序列号:6)。
序列号1:启动子序列
cagaaggtggcatattcctctgatcaggtgctttttttcggctgctgctgctcgtggtggtgtagtggtagtggtgtgtgtgcgtgtgcgtgagggaggccgctttttgctctctgactcctcccaatcagaagttgctgtagcagtgaaacaacacaatggatgataatgccccgggcggtgcgtgtccgacacaaaccactacattttttagctgggagcatactgccactacgacccacccacccatggtcaacaaaaaaattctgacaaattataaaataacccttggattcccccttggaaaaatttttggtatttctctctttcttttccttttcctttccctcttctttttccctccatcaatcaattgacgttcagtaactcaattaattacatcacatccctcaattaaagaatttaaaca
序列号2:终止子序列
ctatccaacaaactctaggggttgtgctttttgaaaaaaacatataggttttattgaaatagccacaatgtctgttgagaggacatttgatttgttttatattatcgtatatgtaccctggaatatattgcgttttttaacaaaagacaaacaacggtctttagtttttttttcaatcaatcaatgttcgtgatcgtagagagaaggagaaaaaaagagtaaacataaacaaacatctttctttttacaaacgagtacaagcaacagccatgtcacaagatgccatacagtccctacttctaaaccaga
实施例2:STP2、AraA、23K AraA、AraB、AraD、RI基因的密码子优化(codonoptimization)
根据密码子数据库(http://www.kazusa.or.jp/codon/index.html)的数据,将阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)的阿拉伯糖转运蛋白(arabinose transporterprotein)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)的L-阿拉伯糖异构酶(L-arabinoseisomerase;AraA)、大肠杆菌(Escherichia coli)的核酮糖磷酸化酶激酶(L-ribulosekinase;AraB)、L-核酮糖-5-磷酸4-表异构酶(L-ribulose-5-phosphate-4-epimerase;AraD)及不动杆菌属菌株DL-28(Acinetobacter sp.strain DL-28)的L-核糖异构酶(L-ribose Isomerase,RI)基因的密码子,用热带念珠菌(Candida tropicalis)偏好的密码子替换,而合成了由基因序列号:7所记载的序列表构成的CoSTP2、由序列号:8所记载的序列表构成的CoAraA以及由序列号:9所记载的序列表构成的CoAraB、由序列号:10所记载的序列表构成的CoAraD以及由序列号:11所记载的序列表构成的CoRI(GENEART、德国)。
上述基因缺失的基因盒所揭示的基因的序列表如下表1所示。
【表1】
实施例3:形成表达CoSTP2、CoAraA、23K AraA、CoAraB、CoAraD及CoRI的基因盒及菌株
将在实施例2中合成的优化基因,复制在包含甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase;GAPDH)的启动子和用于除去筛选标记的重复序列(glu或arg基因)的基因盒中,而分别获取了XK3-CoSTP2、PAHfs-CoSTP2、PGtrpfs2-CoAraA、XK3-23K AraA、PAHfs-CoAraB、PAHfs2-CoAraD及XK4-CoRI(图3及图4)。
3-1:基于热带念珠菌形成表达CoSTP2、23K AraA及CoRI基因的菌株
将上述基因盒PAHfs-CoSTP2导入到野生热带念珠菌菌株中,将其涂抹在尿嘧啶缺陷的筛选用固体培养基(酵母氮6.7g/L、葡萄糖20g/L、琼脂粉15g/L),并在30℃静置两天进行培养。在固体培养基上所形成克隆是导入基因盒的菌株,将其接种在YM培养基(葡萄糖20g/L、酵母提取物3g/L、麦芽提取物3g/L、蛋白胨5g/L)4mL中,在30℃下12小时以150rpm进行振荡培养。然后将上述培养液涂抹在5-FOA固体培养基(酵母氮6.7g/L、葡萄糖20g/L、5-FOA 0.8g/L、尿嘧啶0.1g/L、琼脂粉15g/L)中,并在30℃静置两天进行培养。
在固体培养基所形成的克隆是去除所导入的URA3基因的菌株,以相同方法依次导入XK3-23K AraA、XK4-CoRI,而制作表达CoSTP2、23K AraA及CoRI的变异热带念珠菌K1STP223KAraA RI,并通过聚合酶链式反应(PCR)确认了基因导入到所需位置。
聚合酶链式反应(PCR)条件是[94℃、30秒、重复30次(94℃、30秒;55℃、1分钟;72℃、3分钟)、72℃、7分钟],并使用了下述引物套装。
引物序列
XK_R:GTCTCTTCCATCTTAGCTAACATACC(序列号13)
RI_R:CTCGAGCTAGGAAATAGCGGTTTGC(序列号14)
23K AraA_R:GCTGGTGTCAACGCAGAATCGACC(序列号15)
HRG_R:AGATCTCCACGAACCATAAACCATTCC(序列号16)
STP2_R:CTCGAGCTAATCCTTGAAGTACTTCTTCCATC(序列号17)
结果,如图3中B所示,通过XK_R和RI_R组合确认在线道1及线道3基因被插入,通过XK_R和23K AraA_R组合确认在线道2及线道4基因被插入,通过HRG_R和STP2_R组合确认在线道5及线道6基因被插入。
3-2:自热带念珠菌形成表达Costp2、CoAraA、CoAraB及CoAraD基因的菌株
用与实施例3-1相同的方法,依次导入PGtrpfs2-CoAraA、PAHfs-CoAraB、PAHfs2-CoAraD、XK3-CoSTP2,而制作表达CoAraA、CoAraB以及CoAraD、CoSTP2的热带念珠菌变异菌株,并通过聚合酶链式反应(PCR)确认了基因导入到所需位置。
使用了与3-1相同的聚合酶链式反应(PCR)条件,引物序列如下所示。
引物序列
HRG_F:GGATCCGCATGTCTTTAGTTCTATGATG(序列号18)
TGAP_R:GGATCCTCTGGTTTAGAAGTAGGGACTGTATG(序列号19)
TRP_F:TTCGGAGACTGCACCTGTAAATCTTC(序列号20)
结果如图4中B所示,通过XK_R和STP2_R组合确认在线道1基因被插入,通过HRG_F和TGAP_R组合确认在线道2基因被插入,通过HRG_R和TGAP_R组合确认在线道3基因被插入,通过TRP_F和TGAP_R组合确认在线道4基因被插入。
实施例4:通过第一步骤发酵工程生产包含L-核糖的发酵液
在生产培养基(阿拉伯糖30g/L、葡萄糖20g/L、酵母提取物10g/L、磷酸二氢钾(KH2PO4)5g/L及硫酸镁(MgSO47H2O)0.2g/L)50mL中,接种实施例3-1中所制作的菌株后,在30℃下37小时以200rpm振荡培养,培养开始12小时、20小时、26小时及32小时后分别添加葡萄糖2.5g/L将所生产发酵产物进行了检测。
结果确认随着发酵进行,阿拉伯糖浓度减小,且生产出核酮糖及核糖(图5)。
实施例5:确认通过第二步骤发酵工程生产出高纯度核糖
确认在实施例4的培养液中生产出7:1:2比例的L-阿拉伯糖:L-核酮糖:L-核糖后(图6A、1st stage),进行离心分离(要提示条件)去除菌株并回收了培养基。
在上述培养基接种实施例3-2中所制作的菌株后,在相同条件下培养,消耗L-阿拉伯糖及L-核酮糖,将生产的L-核糖(L-ribose)通过液相色谱法进行了确认(图6,B)。
如上详细记述了本发明内容的特定部分,具本领域通常知识者均明白这些具体记述只是优先的实施方式,本发明的范围并不限于此。因此,本发明的实质范围应依据所附权利要求项及其等同内容所定义。
序列表
<110> 韩国科学技术院
<120> 基于L-阿拉伯糖的L-核糖的制作方法
<130> PF-B1871-CN
<160> 20
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 1455
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> GAPDH_启动子
<400> 1
aacgtggtat ggttgtaaga aacatattgc aactggagat agcgatcgtt caatttattc 60
cgattttgtg ggggaagtcg cccgctggtg ggcgtgcgcg aatggcaaaa gaaactcgac 120
catgcttttc atcatccctt aacagagcaa tcatatttta aacgttcaag caaaaagaaa 180
cgttggtttc ggctaatgat cacctgaaag gcaaaatcct tccatgtatg aacatgtagg 240
ttattccttt tttttgcaac accctcgggc agttgttcat attcccggaa aacaccacca 300
ctcggggcta agtggaagtt ctacaatccc ggggaaataa ggagccccgg tgagcacgcg 360
cacacaccac cttcacttca ttttgtccga gggaagcagc acgtgaagtc ggaacacgag 420
aggagcattt cttctatttt tttcttctct actgtgagtg catgattata tatgtaatca 480
aaagcgatca acttatggta gggtcgtgca cggcgcaccg ggttccaaaa tgatctgtga 540
gggacaaaat tctttttttt ttccagcatg ccgctggtgg caaataccgt ggtggtatga 600
tgcaccctat gccattgatt cacaccacca ccattaatca acaattgaga gaggacaaaa 660
gtgaactatt ggtggtcgtc aggttatact cgtcagcttc ggaatattac gtcccttcag 720
tttgtgaaat gtcatcctgg cgatgttcga gagagatcag tccgagagcg cgtggtagga 780
gaaacggagc actgcagcaa caaaaaaaaa atccaaaccc aggggggagg aagaagaaca 840
gccagggaaa ttgttcaccg acctgaccgt aaatttgctg ctgaaagaaa cgtgtcaaac 900
aagaccaatt ggctcaattg accctgaggg agtactttgt ctgccaccaa tgcttccacc 960
aaaacgctac ttttgttttg caatcggatg gtgtgggtct ggggtccacc tgttttgtta 1020
agctacagaa ggtggcatat tcctctgatc aggtgctttt tttcggctgc tgctgctcgt 1080
ggtggtgtag tggtagtggt gtgtgtgcgt gtgcgtgagg gaggccgctt tttgctctct 1140
gactcctccc aatcagaagt tgctgtagca gtgaaacaac acaatggatg ataatgcccc 1200
gggcggtgcg tgtccgacac aaaccactac attttttagc tgggagcata ctgccactac 1260
gacccaccca cccatggtca acaaaaaaat tctgacaaat tataaaataa cccttggatt 1320
cccccttgga aaaatttttg gtatttctct ctttcttttc cttttccttt ccctcttctt 1380
tttccctcca tcaatcaatt gacgttcagt aactcaatta attacatcac atccctcaat 1440
taaagaattt aaaca 1455
<210> 2
<211> 309
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> GAPDH_终止子
<400> 2
ctatccaaca aactctaggg gttgtgcttt ttgaaaaaaa catataggtt ttattgaaat 60
agccacaatg tctgttgaga ggacatttga tttgttttat attatcgtat atgtaccctg 120
gaatatattg cgttttttaa caaaagacaa acaacggtct ttagtttttt tttcaatcaa 180
tcaatgttcg tgatcgtaga gagaaggaga aaaaaagagt aaacataaac aaacatcttt 240
ctttttacaa acgagtacaa gcaacagcca tgtcacaaga tgccatacag tccctacttc 300
taaaccaga 309
<210> 3
<211> 29
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> PGAP-F(BglII)
<400> 3
agatctaacg tggtatggtt gtaagaaac 29
<210> 4
<211> 34
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> PGAP-R(XbaI_BamHI)
<400> 4
ggatccgcgt ctagatgttt aaattcttta attg 34
<210> 5
<211> 33
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> TGAP-F(XbaI_Xho)
<400> 5
tctagattgc tcgagctatc caacaaactc tag 33
<210> 6
<211> 32
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> TGAP-R(BamHI)
<400> 6
ggatcctctg gtttagaagt agggactgta tg 32
<210> 7
<211> 1497
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> costp2
<400> 7
atggctgttg gttccatgaa cgttgaagaa ggtactaagg ctttcccagc taagttgact 60
ggtcaagttt tcttgtgttg tgttattgct gctgttggtg gtttgatgtt cggttacgat 120
attggtattt ccggtggtgt tacctccatg gatactttct tgttggattt cttcccacac 180
gtctacgaaa agaagcacag agttcacgaa aacaactact gtaaattcga cgaccaattg 240
ttgcaattgt tcacctcttc cttgtacttg gctggtattt tcgcttcctt catttcatcc 300
tacgtttcca gagctttcgg tagaaagcca accattatgt tggcttctat cttcttcttg 360
gttggtgcta ttttgaactt gtccgctcaa gaattgggta tgttgattgg tggtagaatc 420
ttgttgggtt tcggtattgg tttcggtaat caaaccgttc cattgttcat ttccgaaatt 480
gctccagcta gatacagagg tggtttgaac gttatgttcc aattcttgat taccatcggt 540
attttggctg cttcctacgt caactacttg acctccacct tgaagaacgg ttggagatac 600
tccttgggtg gtgctgctgt tccagctttg attttgttga ttggttcctt cttcattcac 660
gaaaccccag cttcattgat tgaaagaggt aaggacgaaa agggtaagca agttttgaga 720
aagatcagag gtatcgaaga tatcgaattg gaattcaacg aaatcaagta cgctaccgaa 780
gttgctacca aggttaagtc cccattcaaa gaattgttca ccaagtccga aaacagacca 840
ccattggttt gtggtacttt gttgcaattc ttccaacaat tcaccggtat caacgttgtt 900
atgttctacg ctccagtttt gttccaaacc atgggttccg gtgataacgc ttccttgatt 960
tccaccgttg tcaccaacgg tgtcaacgct attgctaccg ttatttcctt gttggttgtt 1020
gatttcgctg gtagaagatg tttgttgatg gaaggtgcct tgcaaatgac cgctacccaa 1080
atgaccattg gtggtatttt gttggctcac ttgaagttgg ttggtccaat taccggtcac 1140
gctgttccat tgatcgtttt gattttgatc tgtgtctacg tttccggttt cgcttggtcc 1200
tggggtccat tgggttggtt ggttccatcc gaaatctacc cattggaagt tagaaacgct 1260
ggttacttct gtgctgttgc tatgaacatg gtctgtacct ttattatcgg tcaattcttc 1320
ttgtccgcct tgtgtagatt cagatccttg ttgttcttct tcttcggtat catgaacatc 1380
atcatgggtt tgttcgtcgt tttcttcttg cctgaaacta agggtgttcc aattgaagaa 1440
atggctgaaa agagatggaa aacccaccca agatggaaga agtacttcaa ggattag 1497
<210> 8
<211> 1425
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> CoAraA
<400> 8
atgttgacca ccggtaagaa agaattctgg ttcgttgttg gttcccaaca cttgtacggt 60
gaagaaacct tggctgaagt tagagcccac gctcaagcta tgaccgatgc tttgaacgaa 120
tccgctgttt tgccataccc attggtcttg caagatttgg ctgtcaacgc tgataagatt 180
acctccatta tgaaggaagt caactacaga gatgaagttg ctggtgttat tacctggatg 240
cacaccttct caccagctaa gatgtggatt agaggtacta agttgttgca aaagccattg 300
ttgcacttgg ctacccaatt caacgaatcc attccatggc caaccattga tatggatttc 360
atgaacttga atcaatccgc tcacggtgat agagaatacg gtttcattaa cgccagattg 420
aagaagcaaa acaaggttgt tgtcggttac tgggaaagac cagaagttca acaacaaatt 480
gctgaatgga tggatgttgc tgttgcttac aacgaatcct tcaacattaa ggttgctaga 540
ttcggtgaca acatgagaaa cgttgctgtt accgaaggtg ataagattga agctcaaatt 600
caattcggtt ggaccgttga ttacttcggt attggtgatt tggtccaata cgtcaacgct 660
gttaccgatg aagaaatcaa cagattgttc gctgaatacg ctgacttgta cgaattcgat 720
tacggtactt actccagaga agattgggaa aagtccgtta aggttcaagc ttcctacgaa 780
attgccatca agagattctt ggatgatggt ggttacaacg ctttcaccac caacttcgaa 840
gatttgtacg gtatgaagca attgccaggt ttggctgttc aaagattgat ggctcaaggt 900
tacggtttcg ctggtgaagg tgattggaaa accgctgctt tggatagatt gttgaaggtt 960
atgtccagaa atcaatccac cggtttcatg gaagattaca cctacgaatt ggctgctggt 1020
caagaatcca tcttgcaatc ccacatgttg gaagttgatc catccttggc ttccaacaag 1080
ccaaagatta tcgtttcccc attgggtatt ggtgacagag aagatccagc tagattggtt 1140
ttcgatggta aggctggtga tggtgttgtt gtttccatgg ctgatttcgg tactcactac 1200
aagttgttga tcaacgaagt ttccgctttc gaaccaaccg ttccagctcc aaacttgcca 1260
gttgctagag ttttgtggga agttaagcca aacttccaag atggtgttaa ggcttggttg 1320
gaaaacggtg gtggtcacca cactgttgtt tctttgttct tgaccaccga tcaaatgatt 1380
acctacgcta agttggtcga cttggaatac gttgttatca agtaa 1425
<210> 9
<211> 1701
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> CoAraB
<400> 9
atggctatcg ccattggttt ggatttcggt tccgattccg ttagagcttt ggctgttgat 60
tgtgctaccg gtgaagaaat tgctacctcc gttgaatggt atccaagatg gcaaaagggt 120
caattctgtg atgctccaaa caatcaattc agacaccacc caagagacta cattgaatcc 180
atggaagctg ctttgaaaac cgttttggct gaattgtccg ttgaacaaag agctgctgtt 240
gttggtattg gtgttgattc caccggttcc accccagctc caattgatgc tgatggtaac 300
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gatcacaccg ctgttgaaga agctgaagaa attaccagat tgtgtcacgc tccaggtaac 420
gttgattact ccagatatat tggtggtatc tactcctccg aatggttctg ggctaaaatc 480
ttgcacgtta ccagacaaga ttccgctgtt gctcaatccg ctgcttcctg gattgaattg 540
tgtgattggg ttccagcttt gttgtccggt actaccagac cacaagatat tagaagaggt 600
agatgttccg ctggtcacaa gtccttgtgg cacgaatcct ggggtggttt gccaccagct 660
tcattcttcg atgaattgga cccaattttg aacagacact tgccatcccc attgttcacc 720
gatacctgga ccgctgatat tccagttggt actttgtgtc cagaatgggc tcaaagattg 780
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ttgattgctg ataagcaatc cgttggtgaa agagctgtta agggtatttg tggtcaagtt 960
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ccagaattga aaactcaaat caacgcttcc caaaagcaat tgttgccagc tttgaccgaa 1140
gcttgggcta agaacccatc cttggatcac ttgccagttg ttttggattg gttcaacggt 1200
agaagaaccc caaacgctaa tcaaagattg aagggtgtta tcaccgactt gaacttggct 1260
accgatgctc cattgttgtt cggtggtttg attgctgcta ctgctttcgg tgctagagct 1320
attatggaat gtttcaccga tcaaggtatc gctgtcaaca acgttatggc tttgggtggt 1380
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caagccgttg ctaccttgta a 1701
<210> 10
<211> 696
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> CoAraD
<400> 10
atgttggaag atttgaagag acaagtcttg gaagctaact tggctttgcc aaagcacaac 60
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attaagccat ccggtgttga ttactccgtt atgaccgctg atgatatggt tgttgtttcc 180
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<210> 11
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> CoRI
<400> 11
atgaccagaa cctccatcac tagaagagaa tacgatgaat gggttagaga agctgctgct 60
ttgggtaagg ctttgagata cccaattacc gaaaagatgg tcaacgattc cgctggtatc 120
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gaagctatga ttattttcga atccttgaac gaaccagctg ttgatggttt gccaaccggt 240
gctgctccat acgctgaata ctccggtttg tgtgataagt tgatgatcgt tcacccaggt 300
aagttctgtc caccacacca ccacggtaga aagaccgaat cctacgaagt tgttttgggt 360
gaaatggaag ttttctactc cccaacccca tccgctgaat ccggtgttga attgttgaac 420
ttctccggta tgccagttgg ttccccatgg ccagaaggtg ttgctttgcc aaagggtaga 480
gaatcctcct acgaaaagtt gacctcctac gttagattga gagctggtga tccaaagttc 540
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accggtagat tgcaaaccgc tatttcctag 750
<210> 12
<211> 1425
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 23K_AraA
<400> 12
atgttgaaca ccgaaaacta cgaattctgg ttcgttaccg gttcccaatc cttgtacggt 60
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accaaggtta tgaaggaagc taactacaac gatcacgttg ctggtgttat tacctggatg 240
cacaccttct caccagctaa gaactggatt agaggtacta agttgttgca aaagccattg 300
ttgcacttgg ctacccaatt cttgaacaag attccatacg ataccatcga cttcgactac 360
atgaacttga atcaatccgc tcacggtgat agagaatacg ctttcattaa cgctagattg 420
agaaagaaca acaagatcat ttccggttac tggggtgatg aagatgttca aaaggctatg 480
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aagttcggtt ggaccgttga ttactggggt gttggtgatt tggttgctga agttaacgct 660
gtttccgaag ctgatattga tgctaagtac gctgacttgc aaaaagaata cgatttcgtc 720
gaaggtcaaa acaccccaga aaagttcgaa cacaacgtta agtaccaaat cagagaatac 780
ttcggtttga agaaattcat ggacgataga ggttacaccg ctttcaccac caacttcgaa 840
gatttggttg gtttggaaca attgccaggt ttggctgctc aattgttgat ggctgaaggt 900
tacggtttcg ctggtgaagg tgattggaaa accgctgctt tggatagatt gttgaagatt 960
atggctcaca acgaaaagac cgttttcatg gaagattaca ccttggattt gagacaaggt 1020
cacgaagcta ttttgggttc ccacatgttg gaagttgatc catccattgc ttccgataag 1080
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accgttggtg gtggtcacca caccgttttg tccttcgctg ttgattccga acaattgcaa 1380
gatttgtccc acttgttcga tttgacctac gttaacatca agtag 1425
<210> 13
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<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> XK_R
<400> 13
gtctcttcca tcttagctaa catacc 26
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<211> 25
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<213> 人工序列
<220>
<223> RI_R
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ctcgagctag gaaatagcgg tttgc 25
<210> 15
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 23K AraA_R
<400> 15
gctggtgtca acgcagaatc gacc 24
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<211> 27
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> HRG_R
<400> 16
agatctccac gaaccataaa ccattcc 27
<210> 17
<211> 32
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> STP2_R
<400> 17
ctcgagctaa tccttgaagt acttcttcca tc 32
<210> 18
<211> 28
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> HRG_F
<400> 18
ggatccgcat gtctttagtt ctatgatg 28
<210> 19
<211> 32
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> TGAP_R
<400> 19
ggatcctctg gtttagaagt agggactgta tg 32
<210> 20
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> TRP_F
<400> 20
ttcggagact gcacctgtaa atcttc 26
Claims (19)
1.一种L-核糖的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)在作为碳源包含L-阿拉伯糖的培养基中,将导入L-核酮糖及L-核糖生产途径的第一微生物进行培养,从而生成L-核酮糖及L-核糖的步骤;
(b)在所述培养基中去除所述第一微生物后,将导入L-核酮糖代谢途径的第二微生物进行接种并培养,从而消耗L-阿拉伯糖及L-核酮糖的步骤;以及
(c)将所述生成的L-核糖回收的步骤。
2.根据权利要求1所述的L-核糖的制作方法,其特征在于,所述第一微生物中导入了选自由编码阿拉伯糖转运蛋白的基因、编码阿拉伯糖异构酶的基因以及编码核糖异构酶的基因组成的组中的一种以上的基因。
3.根据权利要求1所述的L-核糖的制作方法,其特征在于,所述第二微生物中导入了选自由编码阿拉伯糖转运蛋白的基因、编码阿拉伯糖异构酶的基因、编码核酮糖磷酸化酶激酶的基因以及编码L-核酮糖-5-磷酸-4-表异构酶的基因组成的组中的一种以上的基因。
4.根据权利要求1所述的L-核糖的制作方法,其特征在于,所述第一微生物及第二微生物选自由季也蒙念珠菌(C.guillermondi)、近平滑念珠菌(C.parapsilosis)和热带念珠菌(C.tropicalis)组成的组中。
5.根据权利要求1所述的L-核糖的制作方法,其特征在于,所述碳源还包括葡萄糖、木糖、甘油、半乳糖、果糖、砂糖、甘露糖、麦芽糖及纤维二糖。
6.根据权利要求2或3所述的L-核糖的制作方法,其特征在于,所述基因是密码子优化的基因。
7.根据权利要求2或3所述的L-核糖的制作方法,其特征在于,所述编码阿拉伯糖转运蛋白的基因是STP2。
8.根据权利要求2或3所述的L-核糖的制作方法,其特征在于,所述编码阿拉伯糖异构酶的基因是AraA。
9.根据权利要求2所述的L-核糖的制作方法,其特征在于,所述编码核糖异构酶的基因是RI。
10.根据权利要求3所述的L-核糖的制作方法,其特征在于,所述编码核酮糖磷酸化酶激酶的基因是AraB。
11.根据权利要求3所述的L-核糖的制作方法,其特征在于,所述编码L-核酮糖-5-磷酸-4-表异构酶的基因是AraD。
12.一种具阿拉伯糖代谢能力的念珠菌属菌株,其特征在于,导入了编码阿拉伯糖转运蛋白的基因、编码阿拉伯糖异构酶的基因以及编码核糖异构酶的基因。
13.一种具核酮糖代谢能力的念珠菌属菌株,其特征在于,导入了编码阿拉伯糖转运蛋白的基因、编码阿拉伯糖异构酶的基因、编码核酮糖磷酸化酶激酶的基因以及编码L-核酮糖-5-磷酸-4-表异构酶的基因。
14.根据权利要求12或13所述的念珠菌属菌株,其特征在于,所述念珠菌属菌株选自由季也蒙念珠菌(C.guillermondi)、近平滑念珠菌(C.parapsilosis)和热带念珠菌(C.tropicalis)组成的组中。
15.根据权利要求12或13所述的念珠菌属菌株,其特征在于,所述编码阿拉伯糖转运蛋白的基因是STP2。
16.根据权利要求12或13所述的念珠菌属菌株,其特征在于,所述编码阿拉伯糖异构酶的基因是AraA。
17.根据权利要求12所述的念珠菌属菌株,其特征在于,所述编码核糖异构酶的基因是RI。
18.根据权利要求13所述的念珠菌属菌株,其特征在于,所述编码核酮糖磷酸化酶激酶的基因是AraB。
19.根据权利要求13所述的念珠菌属菌株,其特征在于,所述编码L-核酮糖-5-磷酸-4-表异构酶的基因是AraD。
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