[發明專利]一種甲羥戊酸激酶基因RKMK及其應用

在審

• 申請號: 202210003665.2
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114107340A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 張琦;郭彩娜;魏云林
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N15/81;C12N1/19;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

本發明公開了一種甲羥戊酸激酶基因RKMK及其用途，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；該基因分離自紅冬孢酵母（Rhodosporidium?kratochvilovae）YM25235，將該基因與載體連接，轉入紅冬孢酵母細胞中，實驗結果顯示RKMK基因的過表達能夠促進紅冬孢酵母合成類胡蘿卜素；本發明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技術領域，涉及一種甲羥戊酸激酶基因 RKMK及其在提高紅冬孢酵母（ Rhodosporidium?kratochvilovae）類胡蘿卜素產量中的應用。

背景技術

甲羥戊酸激酶（Mevalonate?kinase，MVK）是甲羥戊酸（MVA）途徑中三個連續ATP依賴酶中的第一個，是控制整個代謝途徑的限速酶之一，甲羥戊酸激酶蛋白N-端包含一段富含Gly/Ser的保守區域，參與結合ATP(三磷酸腺苷)。甲羥戊酸激酶負責將ATP-γ位上的一個磷酸基團轉移到甲羥戊酸第5位的羥基上形成甲羥戊酸-5-磷酸并釋放ADP。不同生物來源的甲羥戊酸激酶通常是單體或者由相同亞基組成的二聚體，分子量為70-105kDa。所有甲羥戊酸激酶都具有組成酶促活性中心的3個保守區，其中保守區?1與甲羥戊酸底物的結合及催化反應有關，而保守區2和保守區3則與ATP的結合及催化反應有關，由此說明它們的酶促反應機制相似；甲羥戊酸激酶催化的甲羥戊酸磷酸化作用是順序性的，即甲羥戊酸是第一個與酶結合的底物，然后才是Mg·ATP，而甲羥戊酸-5-磷酸是第一個被釋放的底物，然后才釋放ADP（王寶蓮等.甲羥戊酸激酶基因研究進展[J].中國農業科技導報,2011,13(3):17-25.?DOI:10.3969/j.issn.1008-0864.2011.03.03.）。

植物中，該酶主要參與類異戊二烯衍生物的合成，很多植物類異戊二烯具有重要商業價值，如作為食物香料、飲料、維生素A、維生素D、維生素E、天然殺蟲劑(如除蟲菊素)和橡膠等（王寶蓮等.植物甲羥戊酸激酶基因研究究進展[J].山東農業科學,2011(4):12-16.DOI:10.3969/j.issn.1001-4942.2011.04.004.）。研究表明，調控甲羥戊酸激酶的活性能夠影響植物的再生與生長，在維持基本生命活動和特殊器官的植物細胞中都有參與作用。動物中，該酶在控制膽固醇生物合成中起重要作用，并與人類遺傳病包括甲羥戊酸尿癥、超免疫球蛋白D癥以及周期性放熱綜合征等有關，在昆蟲中也參與幼蟲激素的合成，是殺蟲劑的作用靶酶。微生物中，該酶也是類異戊二烯合成途徑的關鍵酶，對篩選有效的酶抑制劑，探索有效的生物農藥，為有效解決動植物及真菌病害開辟新途徑。

類胡蘿卜素具有較強的抗氧化性、維生素A原活性、著色功能及抗癌能力。由于這些多樣的生物活性和功能，對人類的健康十分重要，在食品、營養食品、動物飼料和化妝品等領域得到了廣泛的研究和應用。

目前未見關于甲羥戊酸激酶基因在促進微生物生產類胡蘿卜素中的報道。

發明內容

本發明目的是提供一種甲羥戊酸激酶基因 RKMK及其用途，本發明基因是從紅冬孢酵母（ Rhodosporidium?kratochvilovae）YM25235中分離得到，其核苷酸序列如SEQ?ID?NO:1所示，該基因序列長為2679?bp，編碼氨基酸序列如SEQ?ID?NO:2所示的多肽，將該基因與載體連接，轉入紅冬孢酵母細胞中，這個基因表達水平的提高促進了類胡蘿卜素的合成。

本發明目的通過以下技術方案實現：