[发明专利]用于香草醛或香草醛β-D-葡萄糖苷的生物合成的组合物和方法

说明书

发明简介

本申请要求分别提交于2011年8月8日和2011年8月10日的美国临时申请号61/521,090和61/522,096的优先权利益，所述临时申请的内容整体通过参考并入本文。

背景技术

香草醛是世界上最重要的香料化合物之一，全球市场为1.8亿美元。天然的香草醛源自于香草兰（扁叶香果兰(Vanilla planifolia)）的熟化种荚，但是世界上大多数的香草醛从石化产品或木浆木质素合成。从香草豆荚生产天然香草醛是费力且缓慢的过程，其需要对花进行手工授粉和将收获到的绿色香草豆荚熟化1-6个月（Ramachandra&Ravishankar（2000）J.Sci.Food Agric.80:289-304）。生产1千克（kg）香草醛需要大约500kg香草豆荚，对应于授粉大约40,000朵花。目前，每年销售的香草醛中仅有约0.25%（16,000吨中的40吨）源自于香草豆荚，而其余的大多数从木质素或化石烃类、尤其是愈创木酚化学合成。合成生产的香草醛售价约为每千克$15，与此相比天然香草醛的价格为每千克$1200-4000（Walton等，（2003）Phytochemistry63:505-515）。

发明概述

本发明提供了用于生产香草醛和/或香草醛β-D-葡萄糖苷的方法。本发明的方法包括下列步骤：（a）提供能够生产香草醛的重组宿主，其中所述重组宿主带有编码突变体Arom多功能酶（AROM）多肽和/或突变体儿茶酚-O-甲基转移酶（COMT）多肽的异源核酸；（b）将所述重组宿主培养足以使所述重组宿主产生香草醛和/或香草醛葡萄糖苷的时间；以及（c）从所述重组宿主或从所述培养上清液分离香草醛和/或香草醛葡萄糖苷，由此生产香草醛和/或香草醛β-D-葡萄糖苷。

在一种实施方式中，提供了突变体AROM多肽，其中所述突变体相对于缺少所述突变的相应AROM多肽具有降低的莽草酸脱氢酶活性。根据这种实施方式，所述突变体AROM多肽可以在结构域5中具有一个或多个突变、缺失结构域5的至少一部分或缺少结构域5。

在另一种实施方式中，所述突变体AROM多肽是融合多肽，其包括（i）本文描述的AROM多肽，例如，包含缺失结构域5的至少一部分的AROM多肽、或缺少结构域5的AROM多肽；以及（ii）具有3-脱氢莽草酸脱水酶（3DSD）活性的多肽。

在其他实施方式中，提供了突变体COMT多肽，其中所述突变体具有一种或多种改进的性质。具体来说，本发明提供了倾向于在原儿茶酸和/或原儿茶醛和/或原儿茶醇的间位而不是对位处催化甲基化的突变体COMT多肽。

本文描述的任何多肽还可以在所述多肽的N-端或C-端包括纯化标签、叶绿体转运肽、线粒体转运肽、造粉体肽、信号肽或分泌标签。

在某些实施方式中，所述宿主可以是微生物，例如酵母如酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）或大肠埃希氏杆菌（Escherichia coli）。或者，所述宿主可以是植物或植物细胞（例如小立碗藓属（Physcomitrella）植物或植物细胞、或烟草植物或植物细胞）。

本文描述的任何宿主还可以包含编码芳香族羧酸还原酶（ACAR）、3-脱氢莽草酸脱水酶（3DSD）、尿苷5’-二磷酸葡萄糖基转移酶（UGT）、磷酸泛酰巯基乙胺转移酶（PPTase）、野生型AROM和/或野生型O-甲基转移酶（OMT）的基因。

还提供了编码突变体COMT多肽或突变体AROM多肽的分离的核酸。

附图简述