[发明专利]一种产油酵母脂肪酸合酶及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种产油酵母脂肪酸合酶及其基因与应用。具体地，所述产油酵母脂肪酸合酶以及编码其的核苷酸来源于圆红冬孢酵母(Rhodosporidium toruloides)。本发明还提供一种构建油脂生产重组细胞的方法。

背景技术

油脂是一种氧含量低、能量密度高、碳链长度适中的可再生资源，可以代替化石资源作为化学工业和可再生能源产业的基本加工原料，是人类从碳氢经济向碳氢氧经济过渡的重要链接，其市场潜力巨大。自然界中一部分微生物在特定条件下(如氮源缺乏)能在胞内贮存超过其细胞干重20％的油脂，其中以甘油三酯(Triacylglycerol，TAG)为主，具有这种表型的微生物称为产油微生物，包括细菌、酵母、霉菌、藻类等，其中产油酵母包括Rhodotorula，Candida，Cryptococcus，Rhizopus，Trichosporon和Yarrowia属中的某些菌株[Ratledge C，Wynn J P.Adv Appl Microbiol 2002，51，1-51]。利用微生物转化生物质资源生产油脂，可发展成基本不依赖耕地、可连续生产、降低农业污染、资源综合利用的新技术，形成化学品的石化资源替代品生产新途径[赵宗保.中国生物工程杂志2005，25(2)，8-11]。

半个世纪以来，国内外微生物油脂研究的重点集中在菌株筛选、驯化和发酵工艺优化等领域，取得了重大进展。随着生物技术的快速发展，单纯的菌种筛选和培养工艺的优化已不能满足产油微生物性状改良的需要。做为某一化学品的天然生产菌株，其特定的生产性能往往并非最优。如何优化或改变工业菌株的代谢网络和表达调控网络，以提高生物基产品的积累速度或定向控制靶产品的质量，是当今生物技术领域研究的热点和难点。油脂发酵研究需要油脂代谢途径的重构和强化，赋予重组菌株生产新型脂肪酸衍生物的性能。由于优良土著生产菌株的遗传背景目前仍不清楚，油脂积累代谢调控相关基因克隆有限，寻找更多的油脂积累代谢调控相关基因，是目前微生物油脂研究的重要方向之一。

研究人员发现，来源于产油微生物(圆红冬孢酵母和斯氏油脂酵母)的异柠檬酸脱氢酶(IDH)和苹果酸酶(ME)的编码基因在土著菌油脂积累过程中有表达差异，酿酒酵母功能互补分析也证明这些基因可增加重组菌株的油脂含量，但并没能将一个非产油菌株成功改造成一个产油菌株[Yang F，Zhang SF，Zhou YJ，Zhu ZW，Lin XP，Zhao ZK.Appl.Microbiol.Biotechnol.2012，94(4)，1095-1105]。实验结果暗示，微生物油脂积累代谢调控可能涉及更多的基因及其间的相互调节和相互作用。

从乙酰CoA和丙二酸单酰CoA从头合成短链和中长链饱和脂肪酸，需要一系列的克莱森缩合反应并脱羧，是由几种酶活介导催化的复杂过程。在大多数细菌和植物中，这些酶活性是由离散的单功能多肽组成的酶系来完成(脂肪酸合酶类型II)；而在哺乳动物和真菌中，这些酶活性则由一个或两个多功能多肽组成的寡聚酶来行使(脂肪酸合酶类型I)。在脂肪酸合成过程中，底物和中间产物分子在各个功能结构域(可以位于同一酶分子，也可以位于不同酶分子)中传递直到完成脂肪酸的整个合成过程[Stoops JK，Arslanian MJ，Oh YH，Aune KC，Vanaman TC，Wakil SJ.Proc Natl Acad Sci USA.1975，72(5)，1940-1944]。