[发明专利]一种高产虾青素红酵母工程菌及其构建方法

说明书

本发明涉及一种高产虾青素的红酵母工程菌及其构建方法，属于生物技术领域。红酵母工程菌为红发夫酵母菌株SXD，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.10519，保藏日期为2015年2月4日。本发明通过代谢工程方法获得红发夫酵母工程菌株SXD，显著提高了红发夫酵母虾青素合成途径的代谢通量。所获得的红发夫酵母工程菌株SXD的最高虾青素含量为4.4mg/g细胞干重，经优化培养，该菌株的虾青素含量达到7.1mg/g细胞干重，最大生物量为83.8g/L，具有工业开发前景。并且，SXD菌株未经任何诱变处理，后续借助诱变育种手段继续提高虾青素产量的空间很大，有望继续降低酵母虾青素生产成本。

技术领域

本发明涉及一种高产虾青素的红酵母工程菌及其构建方法，属于生物技术领域。

背景技术

虾青素(Astaxanthin)是一种萜类天然色素，属于类胡萝卜素范畴。虾青素分子由两个末端环状结构通过中间的多烯连接，分子式为C₄₀H₅₂O₄。由于末端两个β-紫罗兰酮结构第三位羟基碳原子的手性，虾青素存在三种立体异构体，即(3S,3S')、(3R,3R')、(3R,3S')。虾青素分子含有共轭双健、羟基、酮基，既具有亲脂性，也具有亲水性，这些分子特征赋予虾青素独特的生物学活性和功能。

虾青素具有强抗氧化作用。虾青素分子中的共轭双键能够作为电子供体与生物体内的自由基反应，将其转化为稳定产物，从而终止自由基的破坏性氧化反应。除共轭双键外，虾青素分子的羟基和酮基功能团赋予其亲水性，对抗氧化起到重要作用(Hussein G,Sankawa U,Goto H,Matsumoto K,Watanabe H.Astaxanthin,a carotenoid withpotential in human health and nutrition.J Nat Prod,2006,69:443-449)。与其它抗氧化剂不同，虾青素分子既有亲水性又有亲脂性，能够跨过细胞膜，清除细胞膜脂双层内部及外部的自由基、单态氧，终止脂过氧化反应，从而对蛋白质、脂类和DNA起到保护作用(Goto S,Kogure K,Abe K,Kimata Y,Kitahama K,Yamashita E,Terada H.Efficientradical trapping at the surface and inside the phospholipid membrane isresponsible for highly potent antiperoxidative activity of the carotenoidastaxanthin.Biochim Biophys Acta,2001,1512:251-258；Rao AR,Sindhuja HN,Dharmesh SM,Sankar KU,Sarada R,Ravishankar GA.Effective inhibition of skincancer,tyrosinase,and antioxidative properties by astaxanthin and astaxanthinesters from the green alga Haematococcus pluvialis.J Agric Food Chem,2013,61:3842-3851)。虾青素的抗氧化活性是β-胡萝卜素、叶黄素、玉米黄素、角黄素等的10倍以上。

除强抗氧化作用外，虾青素还有多种其它保健功效和潜在的疾病治疗作用，主要包括以下几个方面：