[发明专利]能够在具有蜜二糖、水苏四糖和棉子糖的培养基中生长的酿酒酵母菌株

说明书

技术领域

本发明涉及能够生产α-半乳糖苷酶的酿酒酵母(S.cerevisiae)菌株。为了其更好地分泌，在α-半乳糖苷酶的基因上融合了信号序列。所述的菌株用于在富含棉子糖、蜜二糖和/或水苏四糖的培养基中生产α-半乳糖苷酶，生物质和乙醇的方法中，并且如果菌株含有表达具有治疗功能蛋白的二级构建体，则可以用于生产所述治疗蛋白。

背景技术

α-半乳糖苷酶(EC 3.2.1.22)催化半乳糖残基水解，该残基与半乳糖低聚糖和半乳糖甘露糖聚合物(带有半乳糖支链的甘露糖聚合物)通过α(1，6)糖苷键结合；也水解在豆子，大豆及其他豆类中存在的诸如水苏四糖，棉子糖和蜜二糖的低聚糖。

这些酶广泛地分布在动物，植物和微生物中。但是大多数单胃哺乳动物包括人类，缺乏胰腺α-半乳糖苷酶以至于这种类型的低聚糖不能在消化系统中消化，并通过肠道微生物群落发酵产生气体引起肠胃气胀和其他形式肠胃紊乱，可导致问题的严重性因个体敏感度而不同。大豆及其衍生产品具有特别的重要性，因为它们是许多人饮食的重要组成部分，基于它们是好的蛋白质的来源，在某些情况下可以用作乳制品的替代品，例如对于不能耐受乳糖的人群而言。有一些由来自不同来源(乳酸球菌(Lactococus)，曲霉菌(Aspergillusniger)，酵母(Saccharomyces)等)的α-半乳糖苷酶浓缩物构成的食品补充物，例如，诸如Promefarm(Sinaire)生产的片剂用于治疗这些紊乱。这些大豆制品以及其他制备的用于人和动物消耗的具有高含量的非消化性低聚糖如棉子糖，水苏四糖的产品用α-半乳糖苷酶的预处理，是很好的替代方法以避免这些肠胃问题。其进一步的贡献是增强其营养价值；这一点通常在动物营养中是非常重要的，因为对饲料能量的利用在增加。

在人体内，α-半乳糖苷酶是一种溶酶体的外切糖苷酶，在糖脂和糖蛋白的α-半乳糖基型末端残基上发生作用。这个基因的变异导致降解的缺乏，引起Fabry氏病(X-连锁溶酶体贮积病)。这种疾病的发病率为1/40,000。今天的治疗手段有，例如由美国健赞公司(Genzyme Corp.)开发的(Fabrazyme，β-半乳糖苷酶A静脉滴注剂)，其基于酶替代性技术通过将人类α-半乳糖苷酶在中国仓鼠卵巢细胞表达用于治疗该疾病。更有效降低成本的选择是将哺乳动物细胞用于异源蛋白的生产；人类α-半乳糖苷酶重组表达在酵母上的应用已经被研究。

另外，在红细胞的表面的糖蛋白杯型结构在许多其他功能中，决定了每一个个体的血型。O型血可以输给任何个体，因此它是最被需要的。O型血可以被通过使用能够加工α(1-3)型半乳糖键的α-半乳糖苷酶的B型血冒充。

α-半乳糖苷酶也被用于在工业水平上生产焦糖和糖类以去除棉子糖的存在，这将抑制焦糖的适当结晶，并因此改进了该生产。此外，糖蜜，该工业中的废产品具有很高的棉子糖和水苏四糖含量，意味着由于其具有很高的生物降解能力(BOD)不能被直接抛弃。这种生产该糖的酶或者有机体被用于降解这些糖并将这种降解与其他功能结合，例如生产乙醇或者生物质。进一步，糖蜜被广泛地作为基质，用于每年大约生产430000吨(干重)制造面包用的酿酒酵母(S.cerevisiae)。这种制备面包用的酵母菌株缺乏α-半乳糖苷酶，并且酿酒酵母菌株已经被开发用于制备面包，该类菌株是带有编码α-半乳糖苷酶基因的酿酒酵母变型葡萄汁酵母菌株(S.cerevisiae Var.uvarum)，目的在于提高这种生物质的生产(利尔耶施特勒姆-索米宁等；应用环境微生物学.1988年1月；第54卷第1期，第245-249页)(-Suominen et al.；Appl Environ Microbiol.1988 Jan；54(1)：245-249)。

就酵母来说，已经有文献记载了，α-半乳糖苷酶释放在半乳糖的末端的非还原残基，该残基是位于该底物的末端的位置而不是内部的残基()。除了水解活性外，α-半乳糖苷酶具有在高浓度单糖存在下，通过转糖基作用和反向水解合成低聚糖的能力()。酿酒酵母是研究最多的α-半乳糖苷酶来源之一以及其在生物技术上的应用是广泛的()。