[发明专利]一种生产橙花叔醇的萜类合酶及其应用

说明书

本发明公开了一种生产橙花叔醇的萜类合酶及其应用，属于合成生物学领域。通过提供一种合成橙花叔醇的萜类合酶TPF09930，其核苷酸序列如SEQ ID NO：2所示，与含有甲羟戊酸途径相关基因一起构建用于生产橙花叔醇的菌株。对甲羟戊酸途径的来源于大肠杆菌XL1‑blue的atoB基因或idi基因过表达，合成大量催化底物法尼基焦磷酸FPP，可以进一步促进生产橙花叔醇。本发明的萜类合酶具有专一性和高效性，可以提高橙花叔醇的产量，极大地克服了原料投入量大而橙花叔醇产率低的弊端，降低了研究成本，并且保证绿色环保。

技术领域

本发明属于合成生物学领域，涉及一种生产倍半萜化合物—橙花叔醇(nerolidol)的萜类合酶及其应用。

背景技术

萜类化合物是含有异戊二烯单元的化合物的总称。它在自然界广泛存在，迄今为止，人们已从动物、植物以及微生物体内发现大约76 000种萜类化合物。该化合物具有许多生理活性，所以被广泛应用于香水生产行业、保健品行业、农业生产领域以及医疗行业。

萜类化合物的生产方法有天然提取、化学合成法和发酵法。但由于天然提取法生产成本居高不下，化学合成法可能的毒害作用和国际上对天然产物的日益推崇，人们开始大量研究利用微生物发酵法生产萜类化合物。

生物体利用2-甲基-赤藓糖醇磷酸(MEP途径)或者甲羟戊酸途径(MVA途径)以及异戊烯焦磷酸异构酶Idi合成IPP以及DMAPP，随后IPP以及DMAPP在异戊烯转移酶催化下合成GPP、FPP，GGPP以及GFPP等不同链长的异戊二烯单元。随后萜类合酶(terpene synthase，TS)可以这些不同链长的异戊二烯单元为底物，合成单萜(C10)、倍半萜(C15)、二萜(C120)、二倍半萜(C25)、三萜(C30)、四萜(C40)以及多萜。

这其中，单萜和倍半萜为香水及香料化合物的主要来源，对有关这些化合物生物合成基因的挖掘及在萜类化合物微生物合成高产平台中进行代谢工程改造，将使得我们能够高效经济地实现这些高附加值产物的合成。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明提供一种新型的萜类合酶TPF09930及含有该萜类合酶基因的生产橙花叔醇的菌株，以实现倍半萜化合物橙花叔醇微生物合成，提高产量、降低成本，为香水及香料化合物的主要来源，减少毒害作用。

本发明的第一方面，提供一种萜类合酶TPF09930，其具有SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列。

进一步地，本发明提供一种核酸分子，其编码上述萜类合酶TPF09930，核苷酸序列如SEQ ID NO：2所示。

本发明的第二方面，提供萜类合酶TPF09930的用途，用于生产橙花叔醇。

本发明的第三方面，提供一种生产橙花叔醇的菌株，该菌株含有甲羟戊酸途径(MVA途径)和橙花叔醇合成的相关基因；所述的甲羟戊酸途径的相关基因包括(1)将乙酰辅酶A缩合为乙酰乙酰辅酶A的基因atoB、(2)将乙酰辅酶A和乙酰乙酰辅酶A缩合为HMG-CoA的基因erg13、(3)将HMG-CoA还原为甲羟戊酸的基因thmg1、(4)将甲羟戊酸磷酸化为甲羟戊酸-5-磷酸的基因erg12、(5)将甲羟戊酸-5-磷酸磷酸化为甲羟戊酸-5-焦磷酸的基因erg8、(6)将甲羟戊酸-5-焦磷酸脱羧生成异戊烯焦磷酸的基因mvd1和(7)将异戊烯焦磷酸异构为二甲基烯丙基焦磷酸的基因idi；所述的橙花叔醇合成的相关基因包括ispA和萜类合酶TPF09930基因，所述的TPF09930基因，其序列如SEQ ID NO：2所示。合成的目标萜类化合物橙花叔醇具有下列式(I)的结构：