[发明专利]一种乙醛脱氢酶重组基因及其乳酸菌载体和应用

说明书

本发明提供一种乙醛脱氢酶重组基因及其乳酸菌载体和应用，该重组基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，所编码的人源乙醛脱氢酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示，该重组基因的人工合成方法包括：将NCBI数据库获取的ALDH2基因序列进行密码子优化得到ALDH2‑CO(Codon optimized)酶基因；在ALDH2‑CO酶基因的5’端和3’端分别引入限制性内切酶KpnI和EcoNI酶切位点，并依次通过PCR扩增、琼脂糖凝胶电泳和胶回收获得ALDH2目的基因片段；将ALDH2目的基因片段连接至乳酸菌表达载体，转化成乳酸菌细胞。本发明提供了一种新型的重组乙醛脱氢酶基因以及表达该重组基因的乳酸菌，为解酒产品的研发提供了一条新途径和理论基础。

技术领域

本发明属于生物基因工程技术领域，具体涉及一种乙醛脱氢酶重组基因及其乳酸菌载体和应用。

背景技术

在生物体中，乙醛是乙醇的一种高反应性和高毒性代谢产物，已在实验动物中显示出致癌性，乙醇及其代谢物乙醛主要在消化道中被吸收，消化道中丰富的血循环使得在此定植的需氧菌、兼性厌氧菌以及消化道内皮细胞快速将乙醇氧化代谢为乙醛，但它们代谢乙醛的能力很差。因此，消化道成为体内乙醛的重要聚集部位。例如在结直肠，肠道菌高度富集，种类众多，一些细菌的乙醇脱氢酶活性甚至比肝脏的乙醇脱氢酶还高得多，此部位乙醛浓度与乙醇成线性相关，成为酒后乙醛的局部聚集部位。研究表明，乙醛毒性是乙醇的30倍，能与细胞内外蛋白质、DNA结合，形成乙醛-蛋白质产物，破坏蛋白质的结构和性质，使某些酶活性降低或活性完全丧失；同时乙醛能与体内DNA形成加合物，这种加合物将成为癌症发生的启动因子。乙醛不仅存在于酒精饮料和烟草中，还广泛存在于食物、工业和环境中，是人类最常见的致癌物质。

乙醛脱氢酶2(acetaldehydedehydrogenase，ALDH2)是机体内降解乙醛最重要的酶，其活性强弱很大程度上决定饮酒和(或)吸烟等来源的乙醛对人体危害大小。ALDH2主要表达在肝脏，而在包括消化道等部位的表达极少甚至不表达。ALDH2缺活型表现出喝酒后血液中乙醛浓度升高显著，面部潮红以及心动过速等特征，这是由于乙醛具有快速扩张毛细血管的作用。由于高度遗传多态性的特征性分布，约40％东亚人的ALDH2表现为缺活型，不能及时有效代谢体内的乙醛，体内乙醛累积在口腔、咽、食管、胃、肝脏或大肠等局部，数倍地增加这些部位癌症发生的风险。过量酒精摄入导致机体机能紊乱，长期过度饮酒对神经系统和肝脏的损伤尤其严重，并显著提高消化道相关肿瘤的发生风险。

益生菌是能调节人体微生态平衡的非致病性微生物：它们通过改善肠道微生物菌群，分泌抗炎症因子，提高肠道屏障完整性，并减少有害菌产生的促炎性因子的释放等等，从而起到促进宿主健康的效果。其中对鼠李糖乳杆菌的研究最多，应用最为广泛。益生菌对酒精性肝病的治疗效果已获得不少动物试验和临床试验研究证据。基因的外源表达可以实现目的蛋白的高效表达。很多科研工作者将乙醛脱氢酶基因导入适宜的表达体系中，以构建高产乙醛脱氢酶的工程菌。2005年，裘丽珍在大肠杆菌BL21中实现了乙醛脱氢酶基因的异源高效表达，重组乙醛脱氢酶的比活达到331.7U/mg(参考文献:裘丽珍.人乙醛脱氢酶2基因的克隆及表达.浙江大学2005.)，但鉴于大肠杆菌存在食品安全问题，不适宜用于保健食品的制备。2010年，黄锟等将乙醛脱氢酶基因导入毕赤酵母SMD1168中，分泌表达的重组乙醛脱氢酶的比活达到4.87U/mg，活性远低于大肠杆菌。目前尚未有采用乳酸菌工程菌表达乙醛脱氢酶的应用研究。

亚洲血统的大部分人(约40％)在编码ALDH2(ALDH2*2)的基因中具有功能性多态性，导致该酶部分失活。这导致乙醛积累和酒精引起的潮红反应，对酒精的反应水平提高，结果，该人群的酒精中毒率降低。

发明内容

有鉴于此，有必要针对现有技术存在的问题，提供一种乙醛脱氢酶重组基因及其乳酸菌载体和应用。本发明的技术方案为：

第一个方面，本发明提供一种人源重组乙醛脱氢酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。