[发明专利]一种重组酵母菌株及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，更具体的说是涉及一种重组酵母菌株及其应用。

背景技术

在世界范围内，随着经济水平和对健康需求的提高，食品的安全性、营养性和功能性受到越来越多的关注，因此功能性营养化学品已成为发展趋势，代表当代食品发展的新潮流，具有广阔的市场前景。番茄红素是一种脂溶性天然食用色素，在化学结构上属于类胡萝卜素，具备极强的抗氧化能力，是近年来国际上功能食品成分研究的热点。

番茄红素的制备主要依赖植物提取、化学合成和微生物合成，前两种方法各有其自身的不足，微生物合成则以低成本、高产量和产品安全性，被认为是最有前途的方法。目前，在微生物合成番茄红素的研究中，所采用的宿主菌主要集中于大肠杆菌与酿酒酵母。酿酒酵母作为公认的安全模式微生物，相比大肠杆菌，它的菌体维生素、蛋白质含量高，可作食用、药用和饲料酵母；相比三孢布拉氏霉菌，它的生长周期更短且更易培养。因此，实现番茄红素在酿酒酵母中的高产将会在类胡萝卜素产业化上展现极大的竞争力。

酿酒酵母和番茄红素合成路径间的适配是目前研究的主要方向。一方面异源生物合成路径本身的代谢通量决定目标产物的产量，因此需要优化异源路径，包括优化异源基因的表达、基因来源的筛选、胞内前体物质供给等；另一方面来自宿主细胞固有的代谢和调控系统也会影响目标生物合成路径的生产能力，这就需要对底盘细胞进行深入系统的优化。

在酿酒酵母中，基因ALD6(由ALD6启动子控制)编码乙醛脱氢酶，催化细胞质中的乙醛生成乙酸。基因ALD6的表达水平会直接影响细胞中乙酸的积累，但尚未有任何该基因可影响番茄红素产量的报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种重组酵母菌株，使得该重组菌株在用于发酵生产番茄红素时能够提高产量，可以应用到相关番茄红素制备领域中。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种重组酵母菌株，该菌株为发酵生产番茄红素的酵母菌株，并且其ALD6启动子表达强度被下调。

目前酵母菌株ALD6启动子功能的研究仅局限在乙酸积累方面，而其他方面的功能并未有相关报道，本发明针对目前现状，从多方面对ALD6启动子进行研究，发现ALD6启动子表达强度下调能够增加生产番茄红素的酵母菌株的产量。

本发明所述所述ALD6启动子表达强度被下调为直接敲除ALD6启动子或采用表达强度低于ALD6启动子的其他启动子替换。在本发明中，表达强度低于ALD6启动子的其他启动子选择为URA3启动子，核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示。

作为优选，本发明所述酵母菌株为酿酒酵母，可选自CEN.PK系列酿酒酵母，如酿酒酵母CEN.PK2-1C或酿酒酵母CEN.PK2-1D或酿酒酵母CEN.PK2，也可选自BY系列酿酒酵母，如BY4741酿酒酵母或BY4742酿酒酵母或BY4743酿酒酵母。

酵母菌株本身不具备生产番茄红素的能力，缺少部分酶，需要构建外源基因元件导入其中成为生产菌株。在本发明中导入了经酵母自身同源重组整合到其基因组上的如下基因片段：

酵母trp1位点上游同源序列、CYC1终止子、三孢布拉氏霉菌(Blakeslea trispora)来源的crtI、GAL10启动子、GAL1启动子、成团泛菌(Pantoea agglomerans)来源的crtB、PGK1终止子、酵母trp1位点下游同源序列顺次拼接而成的基因片段1；

酵母leu2位点上游同源序列、LEU2标记、TDH2终止子、ACT1终止子、截短的HMG-CoA还原酶基因tHMGR1、GAL10启动子、GAL1启动子、成团泛菌(Pantoea agglomerans)来源的crtE、GPM1终止子、酵母leu2位点下游同源序列顺次拼接而成的基因片段2。

上述两个基因片段的构建方式记录在专利CN105087406A中，其中本发明基因片段1即为CN105087406A中的基因片段1，而本发明基因片段2是在CN105087406A中的基因片段2基础上，采用成团泛菌(Pantoea agglomerans)来源的crtE，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。