本发明公开了一种提高大肠杆菌胞内血红素含量的方法,属于代谢工程领域。本发明在大肠杆菌中敲除编码小电导类机械敏感型离子通道蛋白的基因mscS、敲除编码3 脱氧 阿拉伯庚酮糖 7磷酸合成酶的基因aroG,或过表达了编码谷氨酰 tRNA还原酶的基因hemA。构建得到的重组菌在LB培养基中进行培养,血红素含量可达47.6μmol·L 1,较对照菌株显著提高,具有广泛的应用价值。

本发明通过大肠杆菌的代谢工程改造，使胞内的碳代谢流更多地流向谷氨酸，结合过表达ALA合成关键酶hemA，以提高血红素的含量，减少因外源添加ALA或血红素带来的成本增加及操作不便等问题。

本发明提供了一种重组大肠杆菌，敲除或沉默编码小电导类机械敏感型离子通道蛋白的基因mscS、敲除或沉默编码3-脱氧-阿拉伯庚酮糖-7磷酸合成酶的基因aroG，或过表达编码谷氨酰-tRNA还原酶的基因hemA。

在本发明的一种实施方式中，在大肠杆菌中敲除或沉默基因mscS和基因aroG。

在本发明的一种实施方式中，在大肠杆菌中敲除或沉默基因mscS并过表达基因hemA。

在本发明的一种实施方式中，在大肠杆菌中敲除或沉默基因mscS和基因aroG，并过表达基因hemA。

在本发明的一种实施方式中，所述MscS蛋白NCBI登录号为2OAU_A，所述AroG蛋白GenBank号为EFE3302334.1；所述谷氨酰-tRNA还原酶HemA在NCBI上的登录号为WP_021545525。

血红素是一类重要的含铁卟啉类化合物，参与电子转移、活性氧分解、底物的催化氧化、基因表达的控制等。在实际应用中，血红素在化学方面可作为天然色素用于食品添加，在医疗保健方面可用作补铁剂或抗贫血药，在治疗疾病方面可用于卟啉症治疗等。血红素是大多数原核和真核生物细胞呼吸的重要辅助因子，以血红素为辅基的蛋白对各种生物学过程至关重要。在以血红素为辅基的重组酶生物合成中，血红素的不足是导致酶活性不高的重要因素，因此血红素辅因子的充足供应对于可溶性和功能性血红蛋白生产至关重要。在异源表达以血红素为辅基的重组蛋白时，胞内血红素含量的增加有利于提高活性蛋白的比例。

大肠杆菌(***)作为重要的基因工程宿主菌，主要以谷氨酸为前体物经C5途径合成血红素(图1)。谷氨酸在谷氨酰-tRNA合成酶(gltX编码)和还原酶(hemA编码)的催化下合成5-氨基乙酰丙酸(ALA)，进而合成血红素。虽然外源添加ALA可以提高血红素含量，但会导致操作不便、成本增加等问题。所以如果能够通过对大肠杆菌的代谢工程改造，加大谷氨酸合成通量，进而提高ALA和血红素的含量，简便经济，具有应用价值。

江南大学（Jiangnan University），坐落于无锡市，是中华人民共和国教育部直属高校，国家“双一流”建设高校， “211工程”、“985工程优势学科创新平台”重点建设高校，入选国家“111计划”、卓越农林人才教育培养计划、卓越工程师教育培养计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家级新工科研究与实践项目，是高水平行业特色大学优质资源共享联盟成员、“一带一路”高校食品教育科技联盟成员、中国政府奖学金来华留学生接收院校、国家大学生文化素质教育基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地。

本发明构建的基因工程菌与出发菌株相比生长状况没有显著改变，但胞内血红素含量大幅提升，在敲除了基因aroG和mscS，并过表达基因hemA后，得到的重组菌pEA-MG在LB培养基中培养7h后，血红素含量为47.6μmol·L-1，较出发菌株显著提升，是出发菌株的23倍。

科技成果只有通过实施开发应用，使其转化为生产力，才能取得经济效益和社会效益。成果方目标是将科技成果转化为现实生产力，期待有意愿的企业或合作单位进行合作推广或者进行产品生产。考虑合作转化、许可+合作等转化方式与企业、科学技术研究开发机构和其他组织建立合作关系。