[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)鯊烯的基因工程菌及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710558151.2
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN109234216B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝麗萍;胡又佳;劉海元;龔桂花;張偉;韓姝;潘潔;宋智慧
• 申請（專利權(quán)）人: 上海醫(yī)藥工業(yè)研究院;中國醫(yī)藥工業(yè)研究總院
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12N15/70;C12P33/00;C12P5/02;C12R1/19
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 薛琦;朱水平

本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)鯊烯的基因工程菌及其方法。該基因工程菌為大腸桿菌(Escherichia coli)中表達(dá)鯊烯合酶基因、5?磷酸脫氧木酮糖合酶基因、異戊烯基二磷酸異構(gòu)酶基因以及法尼基焦磷酸合酶基因的基因工程菌；所述鯊烯合酶基因來源于解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)。該基因工程菌異源表達(dá)解脂耶氏酵母中的鯊烯合酶，與此同時(shí)，過表達(dá)大腸桿菌內(nèi)源基因dxs、idi和ispA的組合；為鯊烯合酶基因的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了新思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)鯊烯的基因工程菌及其方法。

背景技術(shù)

萜類化合物，又稱類異戊二烯，具有異戊二烯單元組成的基本骨架，是自然界分布廣泛、種類最多的一類天然化合物。因其具有重要生物學(xué)和社會學(xué)功能，越來越多的萜類化合物被用作藥物、營養(yǎng)制品、生物燃料、香料、化妝品和食品添加劑等。其中三萜類化合物鯊烯由于其潛在的藥用前景，自1906年從鯊魚肝油中發(fā)現(xiàn)以來一直受到人們的關(guān)注。在人、動物、植物和微生物中均發(fā)現(xiàn)了鯊烯的存在，鯊烯是合成多種生物活性化合物的普遍前體，例如甾醇類、膽固醇和多種萜類化合物。鯊烯由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)作為營養(yǎng)品和預(yù)防治療藥物對人類的健康和生活產(chǎn)生多種有益的作用，例如：作為營養(yǎng)保健品在日常飲食中服用鯊烯，可以減少血液中膽固醇含量，預(yù)防冠心病，降低患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)化療藥物的抗腫瘤作用以及提高免疫系統(tǒng)的有效性；由于溫和的抗氧化性能鯊烯作為保濕劑和潤膚劑廣泛應(yīng)用于化妝品行業(yè)，鯊烯還能保護(hù)皮膚免受短波長輻射；在制藥和醫(yī)療方面，以鯊烯為基礎(chǔ)的乳狀液可以有效的用于疫苗和藥物傳遞，由于降低了活性成分的釋放率而改善細(xì)胞對活性成分的吸收。鯊烯的生物相容性使其可以用于治療皮膚的細(xì)菌和真菌感染。

自然界中發(fā)現(xiàn)深海鯊魚的肝臟中鯊烯含量最多，最高達(dá)到80％(w/w)。鯊魚肝油是鯊烯最豐富的天然來源，但是由于持續(xù)性有機(jī)污染物對海洋環(huán)境的影響，鯊魚的密集捕撈以及國際社會對海洋動物保護(hù)的關(guān)注，在過去二十年里魚肝油進(jìn)出口急劇下降使其來源受到限制。鯊烯還能從植物中獲取，例如：橄欖油、莧菜籽油和棕櫚脂肪酸，但是這些植物來源的鯊烯不能滿足制藥和工業(yè)所需。微生物也是一個(gè)非常有價(jià)值的鯊烯來源，然而一些微生物鯊烯產(chǎn)量過低或者基因工程改造困難，并且不具有人類安全使用史，這些微生物不適合鯊烯的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。釀酒酵母和大腸桿菌是最常用的微生物細(xì)胞工廠，具有生長快速周期短、安全性好、遺傳背景清楚、成本低以及易于操作等優(yōu)點(diǎn)，能夠被快速的改造成鯊烯生物合成的細(xì)胞工廠。釀酒酵母含有合成三萜類化合物(麥角固醇)所需的所有基因，是合成鯊烯的一個(gè)很好的基因工程宿主，然而新導(dǎo)入的其它三萜途徑如鯊烯合成途徑將與麥角固醇合成途徑發(fā)生競爭和交叉反應(yīng)。由于內(nèi)源性的麥角固醇途徑是釀酒酵母生存所必須而不能完全刪除，殘留的麥角固醇合成途徑將影響鯊烯合成途徑中基因的異源表達(dá)，導(dǎo)致鯊烯實(shí)際產(chǎn)量和生產(chǎn)力下降，因此完全缺少三萜類合成途徑的宿主更具有吸引力。大腸桿菌不合成內(nèi)源性三萜類化合物，生物合成的鯊烯能夠穩(wěn)定的在大腸桿菌內(nèi)積累而不會被消耗或者轉(zhuǎn)化成其它不需要的化合物，因此大腸桿菌是鯊烯生物合成的理想基因工程宿主。