[發明專利]HMG-CoA合成酶基因RKHMGCS及其應用

有效

• 申請號: 201910240926.0
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109777815B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 張琦;陳波;魏云林;季秀玲
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N9/10;C12N15/81;C12P23/00;C12R1/645
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 蘇蕓蕓

本發明公開了一種HMG?CoA合成酶基因RKHMGCS，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，該基因編碼的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示；該基因是紅冬胞酵母（Rhodosporidium kratochvilovae）YM25235中類胡蘿卜素合成的關鍵酶基因，具有HMG?CoA合成酶的功能，能夠調控紅冬孢酵母YM25235產類胡蘿卜素；通過基因工程手段對微生物進行改造，來提高微生物體內類胡蘿卜素的產量，為大規模商業化生產類胡蘿卜素奠定基礎。

技術領域

本發明屬于生物技術領域和遺傳工程領域，涉及一種HMG-CoA合成酶基因RKHMGCS，具體涉及從酵母--紅冬孢酵母（Rhodosporidium kratochvilovae）YM25235中克隆的HMG-CoA合成酶基因RKHMGCS以及將該基因直接與不同載體連接，轉入酵母細胞，來提高這個基因的表達水平并最終促進類胡蘿卜素的合成。

背景技術

類胡蘿卜素（carotenoids）是一類廣泛存在于自然界的有色物質，一般呈現黃色、橙紅色或者紅色；自然界中類胡蘿卜素的種類繁多，目前已經發現且明確結構的類胡蘿卜素有600多種；大部分己知的類胡蘿卜素由8個類異戊二烯組成；大多數是碳原子數為40的四萜，但也有碳原子數少于40的類蘿卜素，比如β-脫輔基-胡蘿卜醛。

類胡蘿卜素是胡蘿卜素(carotene)和葉黃素(xanthophyll)兩大類色素的總稱；根據其化學結構的不同，胡蘿卜素是由中間的類異戊烯和兩端的環狀和非環狀結構組成的一類碳氫化合物；葉黃素是一類氧化了的胡蘿卜素，分子中含有一個或多個氧原子，形成羥基、羰基、甲氧基、環氧化物。因此，類胡蘿卜素的吸光性較強，通常在波長為430~570nm之間有吸收峰，其中少數呈現游離態形式，大多數類胡蘿卜素與糖相結合，但在動物體內常與蛋白質相結合，形成類胡蘿卜素蛋白。目前基本都采用反相高效液相色譜法，并配合紫外可見光檢測器、質譜或核磁共振或二極管陣列檢測器，對樣品中的類胡蘿卜素進行定性定量分析。

醫學研究表明，類胡蘿卜素具有抗氧化、抗癌等多種生物學功能，在人體含有類胡蘿卜素主要為番茄紅素、α–胡蘿卜素、β–胡蘿卜素、葉黃素等。許多類胡蘿卜素具有維生素A原活性，其中以β-胡蘿卜素維生素A原活性最高，而番茄紅素和葉黃素等則不具有維生素A原活性，稱為非維生素A原類胡蘿卜素。幾乎所有的類胡卜素都具有抗氧化功能，大量體外試驗、動物模型和人體試驗證明類胡蘿卜素可以提高人體免疫力，減少諸如癌癥、心血管疾病、視網膜黃斑變性和白內障等退行性疾病的風險，還可防止光老化和皮膚曬傷。目前類胡蘿卜素已被FAO和WHO等國際組織定為A類營養色素，并在50多個國家獲準為營養、色素雙重功用的食品添加劑，被廣泛應用于保健食品及醫藥和化妝品工業。目前生產類胡蘿卜素可采用提取法、化學合成法和微生物發酵法，而微生物發酵生產類胡蘿卜素具有生物活性高、生產過程易于處理，產品安全而且環保和生產周期短等優點。盡管已經有很多策略用來促進微生物中類胡蘿卜素的合成，但是目前由于成本效益、產量和分離提取等方面的限制，通過傳統微生物發酵技術啦生產各種不同類胡蘿卜素在工業化規模發酵生產方面仍缺乏相應的策略。因此我們希望可以從生物工程方面，利用基因技術、物種發現、雜交培育等技術，得到高含量的原料，從而緩解目前天然類胡蘿卜素的生產發展局限。近年來，結合經典遺傳學和現代分子生物學方法來優化菌株原有的代謝途徑和調節網絡或者組裝異源代謝途徑使微生物高效益、低成本生產類胡蘿卜素的代謝工程提供了一種有希望的替代途徑。

發明內容