[發明專利]一株木糖利用酵母及其用途

有效

• 申請號: 202010111721.5
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111235048B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 朱紅惠;蘇卜利;宋丹丹;馮廣達
• 申請（專利權）人: 廣東省微生物研究所（廣東省微生物分析檢測中心）
• 主分類號: C12N1/19
• 分類號: C12N1/19;C12P33/00;C12R1/865
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 陳潔娣;劉明星

本發明公開了一株木糖利用酵母及其用途。該酵母為整合型工程菌，所述的整合型工程菌含有經過突變的木糖還原酶基因XYL1m和木糖醇脫氫酶基因XLY2，木糖還原酶的氨基酸序列含有1個點突變，所述突變為第271位氨基酸由K變為N，還含有磷酸轉酮酶基因xPK和磷酸轉乙酰酶基因PTA，并且Pho13基因被敲除，還含有經過突變的己糖轉運蛋白Gal2，所述突變為Gal2第376位氨基酸由N變為F，并且Gal2基因上游的啟動子替換為SSA1，木酮糖激酶XK基因啟動子替換為強啟動子HSP82。本發明構建一套利用木糖合成類胡蘿卜素的釀酒酵母平臺，為更加經濟地利用生物發酵法制備類胡蘿卜素提供重要支撐。

技術領域

本發明屬于基因工程和生物技術領域，涉及一株木糖利用酵母及其用途，具體涉及一株可利用木糖釀酒酵母及其在類胡蘿卜素合成中的應用。

背景技術

木質纖維素生物質資源是地球上最豐富、最廉價的可再生資源；我國是農業大國，農業廢棄物等生物質資源異常豐富。目前，這些資源大部分還沒有得到充分利用，而且常常還會造成不同程度的污染；隨著化石燃料等不可再生資源的日益枯竭及其產生的環境污染、氣候變化等問題，可再生資源的開發與利用逐漸受到人們的重視，利用生物質資源生產生物基化學品和生物燃料是當前研究的熱點。木質纖維素包括纖維素(34-50％)、半纖維素(19-35％)和木質素(11-30％)，這些組分會隨著植物生長條件和植物種類的不同而有所變化。纖維素是木質纖維素的主要成分，其由葡萄糖單體通過β-1,4糖苷鍵形成的線性同聚多糖；半纖維素是木質纖維素的第二大組成成分，其成分較為復雜，單體分子包括多種糖類如木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖和甘露糖等；木質素是木質纖維素的第三大組成成分，其由復雜的聚合物組成，構成細胞的細胞壁，抵御外在微生物的侵襲。如何利用這三大組分生產生物基產品有過大量研究，其中利用纖維素生產燃料乙醇的研究已經很成熟并有工業化生產實例，但目前受限于成本因素，所售價格往往低于生產成本，需政府補貼才能維持生存，企業開發熱情不高。木質素由于成分較為復雜，研究較為緩慢，并沒有取得重大進展。而半纖維素結構相對簡單，有關半纖維素的研究正引起人們的廣泛關注。半纖維素的主要成分是木聚糖，其經過簡單的酸解就能獲得以木糖為主要成分的糖分；利用木糖生產高附加值化學品是一條經濟可行的途徑；對降低生產成本，增加產品競爭力都具有很重要意義。

所以，構建高效細胞工廠利用木糖進行目標產品的合成是一條切實可行的路徑。類胡蘿卜素是一類具有超強抗氧化性能的物質，在飼料添加劑、醫藥、食品、化妝品等領域有著重要的應用。目前，通過生物發酵法生產類胡蘿卜素主要是以葡萄糖為碳源，生產成本較高，無法大規模生產。通過釀酒酵母細胞，利用木糖合成類胡蘿卜素的研究還未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一株可利用木糖釀酒酵母及其在類胡蘿卜素合成中的應用。通過構建釀酒酵母利用木糖合成類胡蘿卜素平臺，為進一步利用可再生生物質資源合成類胡蘿卜素打下基礎。

一株可利用木糖合成類胡蘿卜素的整合型工程菌，包括釀酒酵母和搭建的木糖到番茄紅素的合成途徑，所述的整合型工程菌含有經過突變的來源于Scheffersomycesstipitis的木糖還原酶基因XYL1m和木糖醇脫氫酶基因XLY2。該工程菌可以轉化木糖合成類胡蘿卜素。

優選，所述的整合型工程菌中，所述的木糖還原酶的氨基酸序列含有1個點突變，所述突變為第271位氨基酸由K變為N，輔酶專一性變為NADH。

優選，所述的整合型工程菌含有來源于Leuconostoc mesenteroides的磷酸轉酮酶基因xPK和來源于Clostridium butyricum的磷酸轉乙酰酶基因PTA，此途徑顯著縮短了木糖到乙酰輔酶A的途徑。

優選，所述的整合型工程菌的Pho13基因被敲除。

優選，所述的整合型工程菌含有經過突變的己糖轉運蛋白Gal2，所述突變為己糖轉運蛋白氨基酸序列第376位氨基酸由N變為F，其轉運木糖活性不受葡萄糖抑制。