[发明专利]一种大肠杆菌菌株及其生物合成吡喃香豆素和呋喃香豆素的方法

说明书

本发明公开了一种大肠杆菌菌株及其生物合成吡喃香豆素和呋喃香豆素的方法，所述菌株为含有苯并吡喃生物合成相关基因的大肠杆菌BL21(DE3)；所述的苯并吡喃生物合成相关基因包括ximD和ximE基因中的至少一种。本发明将经过含有FAD依赖的单加氧酶XimD和环化酶XimE引入大肠杆菌，通过诱导表达这两个基因，同时添加底物在大肠杆菌中产生吡喃香豆素和呋喃香豆素。本发明首次实现了呋喃香豆素和吡喃香豆素在为微生物中的生物合成。

技术领域

本发明属于合成生物学领域，涉及一种大肠杆菌菌株及其生物合成吡喃香豆素和呋喃香豆素的方法。

背景技术

呋喃香豆素（印度榅桲素、二氢欧山芹素）和吡喃香豆素（日本前胡醇和lomatin）是来源于植物的天然产物。实验表明，呋喃香豆素通常具有抗昆虫幼虫活性，印度榅桲素在紫外辐射时表现出了对于DNA的光修复活性（Miyazawa, M., Tsukamoto, T., Anzai, J.,and Ishikawa, Y. (2004) Insecticidal Effect of Phthalides and Furanocoumarinsfrom Angelica acutiloba Against Drosophila Melanogaster, J. Agric. Food Chem.52, 4401-4405; Beier, R. C. (1990) Natural Pesticides and BioactiveComponents in Foods, Rev. Environ. Contam. Toxicol.113, 47-137）。线性吡喃香豆素日本前胡醇通常被认为是传统中药当归的活性成分，在治疗多种癌症、炎症、神经紊乱、真菌感染、骨质疏松、健忘症、过敏、抑郁症等疾病中发货着重要的作用（Reddy, C. S.,Kim, S. C., Hur, M., Kim, Y. B., Park, C. G., Lee, W. M., Jang, J. K., andKoo, S. C. (2017) Natural Korean Medicine Dang-Gui: Biosynthesis, EffectiveExtraction and Formulations of Major Active Pyranocoumarins, Their MolecularAction Mechanism in Cancer, and Other Biological Activities, Molecules22,2170）。而角型吡喃香豆素Lomatin是治疗HIV疾病药物主要成分的前体（Kostova, I.,Raleva, S., Genova, P., and Argirova, R. (2006) Structure-ActivityRelationships of Synthetic Coumarins as HIV-1 Inhibitors, Bioinorg Chem Appl,68274）。

印度榅桲素、二氢欧山芹素、日本前胡醇和lomatin在植物中的含量是很低，且从植物提取这些化合物的过程中，提取和纯化过程复杂且成本贵。除此之外，植物的种植还受到气候、农业、地理环境的影响，这也会导致不同批次分离得到的化合物有可能是一不致的。因此利用微生物作为宿主，运用合成生物学手段合成这些植物源天然产物具有潜在的应用价值。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大肠杆菌菌株及其生物合成吡喃香豆素和呋喃香豆素的方法，具体包括利用大肠杆菌异源合成印度榅桲素、二氢欧山芹素、日本前胡醇和lomatin方法的菌株。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明提供了一种大肠杆菌菌株，所述菌株为含有苯并吡喃生物合成相关基因的大肠杆菌BL21（DE3）；所述的苯并吡喃生物合成相关基因包括ximD和ximE基因中的至少一种。