[發明專利]一種產油酵母脂肪酸合酶及其編碼基因與應用

有效

• 申請號: 201310067825.0
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN104031896A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 趙宗保;朱志偉;張素芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C12N9/10
• 分類號: C12N9/10;C12N15/54;C12N15/63;C12N1/21;C12N1/19;C12R1/645
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 陳曉娜

技術領域

本發明屬于生物技術領域，涉及一種產油酵母脂肪酸合酶及其基因與應用。具體地，所述產油酵母脂肪酸合酶以及編碼其的核苷酸來源于圓紅冬孢酵母(Rhodosporidium?toruloides)。本發明還提供一種構建油脂生產重組細胞的方法。

背景技術

油脂是一種氧含量低、能量密度高、碳鏈長度適中的可再生資源，可以代替化石資源作為化學工業和可再生能源產業的基本加工原料，是人類從碳氫經濟向碳氫氧經濟過渡的重要鏈接，其市場潛力巨大。自然界中一部分微生物在特定條件下(如氮源缺乏)能在胞內貯存超過其細胞干重20％的油脂，其中以甘油三酯(Triacylglycerol，TAG)為主，具有這種表型的微生物稱為產油微生物，包括細菌、酵母、霉菌、藻類等，其中產油酵母包括Rhodotorula，Candida，Cryptococcus，Rhizopus，Trichosporon和Yarrowia屬中的某些菌株[Ratledge?C，Wynn?J?P.Adv?Appl?Microbiol?2002，51，1-51]。利用微生物轉化生物質資源生產油脂，可發展成基本不依賴耕地、可連續生產、降低農業污染、資源綜合利用的新技術，形成化學品的石化資源替代品生產新途徑[趙宗保.中國生物工程雜志2005，25(2)，8-11]。

半個世紀以來，國內外微生物油脂研究的重點集中在菌株篩選、馴化和發酵工藝優化等領域，取得了重大進展。隨著生物技術的快速發展，單純的菌種篩選和培養工藝的優化已不能滿足產油微生物性狀改良的需要。做為某一化學品的天然生產菌株，其特定的生產性能往往并非最優。如何優化或改變工業菌株的代謝網絡和表達調控網絡，以提高生物基產品的積累速度或定向控制靶產品的質量，是當今生物技術領域研究的熱點和難點。油脂發酵研究需要油脂代謝途徑的重構和強化，賦予重組菌株生產新型脂肪酸衍生物的性能。由于優良土著生產菌株的遺傳背景目前仍不清楚，油脂積累代謝調控相關基因克隆有限，尋找更多的油脂積累代謝調控相關基因，是目前微生物油脂研究的重要方向之一。

研究人員發現，來源于產油微生物(圓紅冬孢酵母和斯氏油脂酵母)的異檸檬酸脫氫酶(IDH)和蘋果酸酶(ME)的編碼基因在土著菌油脂積累過程中有表達差異，釀酒酵母功能互補分析也證明這些基因可增加重組菌株的油脂含量，但并沒能將一個非產油菌株成功改造成一個產油菌株[Yang?F，Zhang?SF，Zhou?YJ，Zhu?ZW，Lin?XP，Zhao?ZK.Appl.Microbiol.Biotechnol.2012，94(4)，1095-1105]。實驗結果暗示，微生物油脂積累代謝調控可能涉及更多的基因及其間的相互調節和相互作用。

從乙酰CoA和丙二酸單酰CoA從頭合成短鏈和中長鏈飽和脂肪酸，需要一系列的克萊森縮合反應并脫羧，是由幾種酶活介導催化的復雜過程。在大多數細菌和植物中，這些酶活性是由離散的單功能多肽組成的酶系來完成(脂肪酸合酶類型II)；而在哺乳動物和真菌中，這些酶活性則由一個或兩個多功能多肽組成的寡聚酶來行使(脂肪酸合酶類型I)。在脂肪酸合成過程中，底物和中間產物分子在各個功能結構域(可以位于同一酶分子，也可以位于不同酶分子)中傳遞直到完成脂肪酸的整個合成過程[Stoops?JK，Arslanian?MJ，Oh?YH，Aune?KC，Vanaman?TC，Wakil?SJ.Proc?Natl?Acad?Sci?USA.1975，72(5)，1940-1944]。