[发明专利]香草醛合酶

说明书

本发明涉及用于产生香草醛及相关化合物的方法。所述方法包括使用能够催化阿魏酸的侧链断裂以形成香草醛的香草醛合酶。本发明还涉及表达可用于所述方法的这种香草醛合酶的宿主生物。

技术领域

本发明涉及用于产生香草醛的方法以及宿主生物，例如用于此种产生的微生物或植物。

背景技术

香草香精(Vanilla)是世界上最流行的香料化合物并用于众多的商业产品，包括许多食物。天然香草是附生攀爬兰花类香荚兰(Vanilla planifolia Andrews)和塔希提香荚兰(Vanilla tahitensis)的豆荚中获得的，所述香荚兰属于包括在单子叶植物内的兰目(order Orchidales)中的香草属(genus Vanilla)。香草醛(3-甲氧基-4-羟基苯甲醛)是从发酵的香草豆荚中获得的香草提取物中主要的香料化合物。在高浓度下，香草醛是对活细胞有毒的。在豆荚中，所述香草醛作为无毒的植物抗菌物(phytoanticipin)香草醛葡糖苷而积累，当组织损伤时，所述香草醛葡糖苷转化为主动防御化合物。在发酵和加工处理香草豆荚以用作香料成分期间，将香草醛葡糖苷的主要部分水解以提供游离的香草醛。估计香草醛的总世界市场为每年10500吨。从香草豆荚中产生天然的香草醛是一个费力、缓慢且成本昂贵的过程。产生1千克香草醛需要约500千克的香草豆荚，对应于约40,000朵花的授粉。目前，全球的香草醛产量只有3％是来自香草豆荚。绝大多数香草醛是从不同的化石碳氢化合物像丁香酚中经合成产生的或通过木质素的酸水解产生的。尚未实现利用编码香荚兰花途径中的基因之异源表达而在微生物中通过生物技术产生香草醛，因为还未确定基因。事实上，已经通过表达来自其他生物的基因在酵母、真菌、细菌和体外细胞培养物中产生香草醛，所述基因编码组合以从结构上与香草醛相关的外源添加物质来形成香草醛的酶。

基于其碳骨架将苯丙氨酸衍生的挥发物分类为C₆-C₁、C₆-C₂、C₆-C₃化合物。在成熟的香草豆荚中发现的两种最丰富的化合物香草醛葡糖苷和对羟基苯甲醛葡糖苷两者都是C₆-C₁化合物。

在天然香草中两种主要的芳香化合物是对-羟基苯甲醛和香草醛。因为对羟基苯甲醛包含一些香草醛的相同结构要素，认为其是作为香草醛的前体。已经推测来自香草醛的途径构成了所有衍生自苯丙氨酸的代谢物的代谢网格。US2003/0070188描述了可用于在来自香荚兰(Vanilla planifolia)的胚胎细胞培养物中产生对羟基苯甲醛的方法。在US2003/0070188中描述了一种利用4-羟基-苯甲醛合酶(4-HBS)(将其描述为能够催化对香豆酸的链缩短)来产生对羟基苯甲醛的方法。该文件还描述了4-HBS在匍匐翦股颖(creeping bentgrass)中的表达，但是并没有提供有关这种表达的结果的信息。其还描述了在表达4-HBS的酵母中检测不到4-羟基苯甲醛。

Podstolski等在2002年描述了在存在硫醇试剂但不需要辅因子的情况下，4-羟基-苯甲醛合酶(4-HBS)将4-香豆酸非氧化地转化为4-羟基苯甲醛。

发明内容

因此，需要用于产生香草醛的方法，特别是用于在植物或微生物中产生香草醛的方法。

本发明提供了酶(本文中定名为香草醛合酶)，所述酶能够将阿魏酸或阿魏酸衍生物转变成香草醛。可将这种酶用于在许多不同的宿主生物中以及在体外产生香草醛。

因此，本发明的一个方面是提供从阿魏酸产生香草醛的方法，其中所述方法包括使用表达香草醛合酶的宿主生物，并且其中可将所述阿魏酸添加至所述宿主生物或者所述宿主生物能够产生阿魏酸。

因此，本发明提供了产生香草醛的方法，所述方法包括：

a)提供微生物，其中所述微生物

i.能够产生阿魏酸；并且