[发明专利]一种合成白藜芦醇的基因工程菌株及其构建方法与应用

说明书

本申请公开了一种合成白藜芦醇的基因工程菌株及其构建方法与应用。所述基因工程菌株通过在宿主菌株中导入来源于拟南芥的对香豆酸CoA连接酶4CL的编码基因和来源于葡萄的对二苯乙烯合酶STS的编码基因得到；所述宿主菌株选自Rhodotorula属酵母、Rhodosprodium属酵母中的任一种。所述基因工程菌株异源表达白藜芦醇合成途径，实现从头合成白藜芦醇。

技术领域

本申请涉及一种合成白藜芦醇的基因工程菌株及其构建方法与应用，属于基因工程技术领域。

背景技术

白藜芦醇(3，5，4’-三羟基-1，2-二苯基乙烯，Resveratrol)作为一种天然多羟基芪类化合物和植物抗毒素，具有多种生理和药理活性，广泛应用于功能食品、医疗制药、化妆品和膳食补充剂等领域。目前白藜芦醇的工业化生产方式主要依赖植物提取和化学合成。植物提取易受地域、气候、季节及品种等自然环境因素制约，难以满足日益增长的社会需求。化学合成则面临合成产率低、分离纯化难、生产成本高、环境污染重等问题。而微生物合成法则具备条件温和、路径简捷、成本低廉、环境友好等优势，是目前生产白藜芦醇的优良手段。

近来基于微生物细胞工厂生产白藜芦醇的研究取得了诸多进展，但仍存在以下亟需

解决的问题：1)在以大肠杆菌为代表的原核生物中，受限于植物天然产物途径异源表达的多重障碍，白藜芦醇的生产严重依赖于外源昂贵底物的添加，如对香豆酸、苯丙氨酸或酪氨酸等，生产成本高昂，工业应用价值低；2)在以酿酒酵母为代表的真核生物中，白藜芦醇直接前体物丙二酰-CoA的供应不足带来繁杂的遗传操作步骤，增加了细胞负担，延长了改造周期，且经分批补料发酵后，产量最高仅0.8g/L(Li,M.,Schneider,K.,Kristensen,M.,et al.Engineering yeast for high-level production of stilbenoidantioxidants.Sci.Rep,2016,6,1–8.)。3)在谷氨酸棒状杆菌、委内瑞拉链霉菌等非常规酵母中，白藜芦醇的合成同样极度依赖外源添加物(例如浅蓝菌素)及昂贵底物供应，且产量较低。以上问题无疑在很大程度上阻碍了高效生物合成白藜芦醇的工业化进程。值得注意的是，在解除反馈抑制的前提下，增加解脂耶氏酵母中白藜芦醇异源合成途径的拷贝数，获得了可观的白藜芦醇产量(Sáez-Sáez,J.,Wang,G.,Marella,E.R.,et al.Engineeringthe oleaginous yeast Yarrowialipolytica for high-level resveratrolproduction.MetabEng,2020,62,51–61.)，但其仍缺少系统性的代谢途径优化。

圆红冬孢酵母属于担子菌门异宗配合型真菌，具有天然高通量的丙二酰-CoA池及高酶活的L-苯丙氨酸解氨酶RtPAL等代谢特质，广泛的工程化改造基础和广底物谱等特点使其极具规模化工业合成含丙二酰辅酶A结构的类苯基丙烷类植物次生代谢物的潜在优势，但目前缺乏利用圆红冬孢酵母合成该类化合物的应用，关于其从头合成白藜芦醇的研究还未见报道。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种合成白藜芦醇的基因工程菌株，所述基因工程菌株异源表达白藜芦醇合成途径，实现从头合成白藜芦醇。

一种合成白藜芦醇的基因工程菌株，所述基因工程菌株通过在宿主菌株中导入来源于拟南芥的对香豆酸CoA连接酶4CL的编码基因和来源于葡萄的对二苯乙烯合酶STS的编码基因得到；

所述宿主菌株选自Rhodotorula属酵母、Rhodosprodium属酵母中的任一种。

可选地，所述基因工程菌株含有核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示的基因片段。

可选地，还在宿主菌株中导入来源于拟南芥的肉桂酸-4-羟化酶C4H的编码基因。

可选地，所述基因工程菌株含有如SEQ ID NO.2所示的基因片段。