[發明專利]成團泛菌β-胡蘿卜素合成操縱子及其表達載體與應用

有效

• 申請號: 200910044945.2
• 申請日: 2009-01-06
• 公開（公告）號: CN101487007A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 姚泉洪;彭日荷;熊愛生;薛永;高峰;付曉燕;田永生;趙偉;孫廣東;金曉芬
• 申請（專利權）人: 上海市農業科學院
• 主分類號: C12N15/31
• 分類號: C12N15/31;C12N15/63;C12P23/00;C07C403/24;C12R1/19
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司
• 代理人: 包文超;費開逵

技術領域

本發明涉及一種色素合成微生物操縱子，尤其涉及一種色素合成成團 泛菌屬微生物操縱子，更具體的是涉及一種成團泛菌β-胡蘿卜素合成操 縱子及其在合成β-胡蘿卜素中的應用。

背景技術

類胡蘿卜素是一種天然色素，是由8個類異戊二烯單位組成的一類碳 氫化合物及其氧化衍生物的總稱(J.Biotech.，1998，59，169)。

類胡蘿卜素可分為四個亞族，包括胡蘿卜素，如：α-、β-、γ-胡蘿卜 素，番茄紅素；胡蘿卜醇，如：葉黃素，玉米黃素，蝦青素；胡蘿卜醇的 酯類，如：β-阿樸-8’-胡蘿卜酸酯；胡蘿卜酸，如：藏紅素，胭脂樹橙。 類胡蘿卜素的基本結構是番茄紅素，其它類胡蘿卜素是由其氧化、氫化、 脫氫、環化以及碳架重排、降解而衍生。一般類胡蘿卜素是C40分子，但 也存在高類胡蘿卜素(如：C45和C50)和降解的類胡蘿卜素(如：C30) (Plant?Cell，1995，7，1015)。類胡蘿卜素在自然界中廣泛存在，總數達 600多種，而其中有50余種能形成維生素A。β-胡蘿卜素、番茄紅素和蝦 青素都是類胡蘿卜素家族中對人類健康十分重要的三個主要成員(Nutr. Cancer.，1991，16，93)。

美國商業情報機構(Global?Industry?Analysts(GIA))公司發表了一 份研究報告——《類胡蘿卜素：全球戰略經營報告》，據該報告預測，隨 著含天然營養成分的保健品在消費市場呈現出良好發展勢頭，到2010年， 全球類胡蘿卜素市場的規模預計將達到10.6億美元。據調查，對類胡蘿卜 素這種抗氧化劑的需求之所以不斷增長，主要原因是消費者對自身健康的 日益關切以及老齡化人口的不斷增加。GIA公司的研究報告對類胡蘿卜素 市場進行了全面分解，以弄清楚哪些類別的類胡蘿卜素將可能在今后幾年 里獲得最大的發展。

在類胡蘿卜素的國際市場上，β-胡蘿卜素是規模最大的一類產品。 2006年，歐洲在β-胡蘿卜素上占據的市場份額高達43.3％。研究報告預測， 美國β-胡蘿卜素市場的增長速度將超過歐洲。2007-2010年，美國市場的 增速將略高于歐洲市場，其市場價值預計將增加859萬美元。到2010年， β-胡蘿卜素的市場將達到2.2億美元。此外，預計到2010年，全球蝦青素 市場的規模將達到2.19億美元；預計到2010年，全球蝦青素市場的規模將 達到4.5億美元。此外，從2007年-2010年，葉黃素和角黃素的總銷售額將 增加2880萬美元，葉黃素在歐洲市場的增長最為強勁。

所有類胡蘿卜素都是通過類異戊二烯化合物或萜類化合物途徑合成 的。它是一類從乙酰CoA開始生物合成的次生代謝產物，合成過程為：3 個乙酰CoA分子通過失去1個分子的羧基而縮合成3，5-二羥-3-甲基戊酸 (MVA)，在酶的作用下磷酸化形成焦磷酸酯并經脫羧后形成異戊二烯 焦磷酸(IPP)，IPP在IPP異構酶作用下異構為二甲基丙烯基二磷酸 (DMAPP)，DMAPP依次與3分子的IPP在GGPS(GGPP合成酶)的作用 下，縮合生成二甲基辛烯焦磷(GPP)、法尼基二磷酸(FPP)、二甲基 辛烯二甲基辛烯焦磷酸(GGPP)。2個GGPP在八氫番茄紅素合成酶(PSY) 作用下頭對頭進行二聚作用形成第1個無色的類胡蘿卜素——八氫番茄紅 素。八氫番茄紅素經過連續脫氫反應，共軛雙鍵延長，直至形成鏈孢紅素、 番茄紅素。番茄紅素在不同環化酶的作用下分別生成α-胡蘿卜素、β-胡蘿 卜素，α、β-胡蘿卜素經引入、轉化、環化、氧化等反應形成結構更復雜 的蝦青素、葉黃素、新黃質等(Curr.Opin.Plant?Biol.，2001，4，210)。