[发明专利]一种β-胡萝卜素羟化酶及其基因与应用

说明书

本发明公开一种β‑胡萝卜素羟化酶及其基因与应用，其中，所述β‑胡萝卜素羟化酶为SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列。本发明提供的β‑胡萝卜素羟化酶能更高效的转化β‑胡萝卜素，得到纯度更高的玉米黄质产物。经测定，玉米黄质含量在含有本发明β‑胡萝卜素羟化酶基因(HpCrtR‑b2基因)的大肠杆菌转化株中高达59.1mg/g干重。另外，含有本发明HpCrtR‑b2基因的大肠杆菌转化株中玉米黄质占总检测化合物的84.6％，显著优于另一个已报道的雨生红球藻β‑胡萝卜素羟化酶(73.1％)；本发明提供的β‑胡萝卜素羟化酶能在β‑胡萝卜素氧化酶/酮化酶基因BKT1的协同作用下，将β‑胡萝卜素转化为虾青素。

技术领域

本发明涉及微藻基因工程技术技术领域，尤其涉及一种β-胡萝卜素羟化酶及其基因与应用。

背景技术

雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)是一种主要生长在淡水环境中的单细胞绿藻，属绿藻门(Chlorophata)、绿藻纲(Chloro-phyceae)、团藻目(Volvocales)、红球藻科(Haematococcaceae)、红球藻属(Haematococcus)。在刺激条件下，该藻能大量累积虾青素而呈现红色。虾青素作为类胡萝卜素合成代谢的最终产物，其中间代谢产物，如八氢番茄红素、番茄红素、β-胡萝卜素、玉米黄质等在雨生红球藻中均有一定程度的积累。除虾青素作为一种最高效的纯天然抗氧化剂及天然着色剂被广泛应用于食品、医药、化妆品及农业领域外，其他类胡萝卜素中间产物也具有抗氧化性，能够被用于医药等领域，具有较高的商业价值。因此，雨生红球藻作为自然界中类胡萝卜素天然的来源，是一种具有重要经济价值的藻类。

探明雨生红球藻中虾青素等类胡萝卜素的生物合成路径对虾青素的生产和高效生物合成具有重要的指导作用。目前已知雨生红球藻虾青素的生物合成涉及到的一系列合成酶基因中，β-胡萝卜素氧化酶/酮化酶(β-carotenoid ketolase，BKT)和β-胡萝卜素羟化酶(β-carotenoid hydroxylase，CrtR-b)为双功能酶，能将β-胡萝卜素转化为虾青素，被认为是虾青素合成中最重要的两个酶。但是，目前发现的BKT和CrtR-b对底物的特异性较低，能够催化相似的一类化学反应，得到多种复杂的中间产物，从而降低了目标产物虾青素的合成效率。缺乏高效的β-胡萝卜素氧化酶/酮化酶和β-胡萝卜素羟化酶也导致利用基因工程合成虾青素等类胡萝卜素进展不大，更高效的酶基因有待发掘。

因此，现有技术还有待于改进和发展以获得产率和纯度更高的类胡萝卜素产品。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种β-胡萝卜素羟化酶及其基因与应用，旨在解决现有β-胡萝卜素羟化酶的催化合成效率较低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种β-胡萝卜素羟化酶基因，其中，所述β-胡萝卜素羟化酶基因为SEQ ID NO：1的核苷酸序列。

所述的β-胡萝卜素羟化酶基因，其中，所述β-胡萝卜素羟化酶基因从雨生红球藻中分离得到。

一种重组表达载体，其包括本发明所述的β-胡萝卜素羟化酶基因。

一种宿主细胞，其包括本发明所述的重组表达载体。

一种β-胡萝卜素羟化酶，其中，所述β-胡萝卜素羟化酶为SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列。

一种β-胡萝卜素羟化酶的应用，其中，将本发明所述的β-胡萝卜素羟化酶用于将β-胡萝卜素转化为玉米黄质。

一种β-胡萝卜素羟化酶的应用，其中，将本发明所述的β-胡萝卜素羟化酶以及β-胡萝卜素氧化酶/酮化酶，用于将β-胡萝卜素转化为虾青素。