[發明專利]半乳糖脂-半乳糖脂半乳糖基轉移酶及其基因和應用

有效

• 申請號: 202110197943.8
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN112831508B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 韓丹翔;顧小松;李艷華;曹黎;胡強
• 申請（專利權）人: 中國科學院水生生物研究所
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N9/10;C12N15/81;C12N15/70;C12N15/82;C12N15/66;C12P7/6427;C12P19/18;C12R1/865;C12R1/89
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本發明涉及一種微藻來源的半乳糖脂?半乳糖脂半乳糖基轉移酶CrGGGT03及其基因和應用，所述CrGGGT03基因的核苷酸序列如SEQID NO:1，該CrGGGT03氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示；所述轉移酶經酶活驗證發現該蛋白同時具有半乳糖基轉移酶和半乳糖基水解酶的功能。在萊茵衣藻中過量表達半乳糖脂?半乳糖脂半乳糖基轉移酶基因CrGGGT03，不僅不會對微藻細胞的生長造成明顯影響，還能夠顯著提高細胞干重和TAG合成量。該基因CrGGGT03可被作為重要酶源，運用于產高產量的生物柴油、多不飽和脂肪酸的TAG及其他相關的功能性低聚糖產業中。

技術領域

本發明屬基因工程技術領域，更具體地說，本發明涉及一種微藻來源的半乳糖脂-半乳糖脂半乳糖基轉移酶及其基因和應用。

背景技術

與傳統的農作物相比，微藻具有更高的光合作用和生物量生產率。同時微藻的培養不需要大面積的土地，減少了與飼料和其他產品的農作物競爭土地。此外，利用微藻生產的生物柴油具有與石油衍生柴油類似的特性，例如密度、粘度、燃點、冷濾點、凝固點和熱值等指標。綜上，微藻被公認為是生產生物柴油最有希望的潛在原料之一。

生物柴油是以生物體油脂為原料，通過分解、酯化而得到的長鏈脂肪酸甲酯。研究發現，脂肪酸碳鏈長度和飽和度對生物柴油的性能具有重要的影響。在歐盟標準化委員會(CEN)和美國材料與實驗協會(ASTM)頒布的生物柴油的標準(EN 14214和ASTMD 6751)中，以C16和C18的飽和或單不飽和脂肪酸為主的生物柴油性能最好。三酰甘油除了可以作為合成生物柴油的前體外，在藥品、食品等領域也有廣泛的用途。如三棕櫚酸甘油酯又稱甘油三棕櫚酸酯或三軟脂酸甘油酯，具有良好的生物相容性，可用于包覆藥物以達到緩釋效果，被廣泛地應用于制備藥物脂復合物(微膠囊)。此外，人乳脂中的1，3-二油酸-2-棕櫚酸甘油三酯(簡稱OPO)現已經被證實具有促進鈣吸收和利用、促進嬰兒發育、減少便秘和腸梗阻發生的功能，近年來被廣泛應用于保健食品、嬰幼兒配方乳粉等領域。中國衛生部于2008年發布的第13號公告中，明確OPO可以作為營養強化劑應用于嬰幼兒配方乳制品中。據世界衛生組織相關資料報道，合理的油脂攝入量和平衡的脂肪酸組成比例是衡量人們食用油是否健康的兩個主要方面，一些多不飽和脂肪酸的TAG具有保護血管、改善血清脂肪酸組成的作用。如共軛亞油酸甘油酯(conjugated linoleic acid triacylglycerol，CLA-TAG)是由亞油酸(C18:2)的異構體和甘油通過酯化反應生成的化合物，它克服了游離型PUFA易氧化、有酸味、口味不佳等缺點，在保持了共軛亞油酸生理功能和營養功能的同時，穩定性好、氣味和味道更平和、更易于被人體吸收，具有抑癌、調節血脂、抗動脈粥樣硬化、免疫調節、減肥等多種生理功能。

目前這類不飽和脂肪酸甘油酯的合成主要利用化學脂交換法。現有的方法費時費力且產物難以控制，副產物較多，不宜生產具有期望生理功能的結構脂質，從而限制了此類產品的開發。脂肪酸在TAGs中的分布位置決定著油脂的功能特性及吸收代謝情況。因此，調控微藻TAG中脂肪酸的組成是目前面臨的一個難題。

在單細胞微藻中，TAG的積累多發生在脅迫條件下并伴隨著光合作用膜脂(如半乳糖脂)大量降解，因此一些微藻細胞中，特別是衣藻中TAG的積累往往伴隨著細胞生長的停滯，導致油脂的產率受限。因此，如何提高微藻脂質積累是突破現有瓶頸的關鍵。傳統提高微藻脂質積累的方法主要是通過優化培養條件，如溫度、光照強度、pH值和培養基組分等方法來實現。雖然傳統的方法可以有限地提高微藻的脂質含量，但是基于它的高成本和高耗能等因素，限制了其進行大規模地商業化培養。