[发明专利]产α-古巴烯的重组酿酒酵母及其应用

说明书

本发明公开了一株产α‑古巴烯的重组酿酒酵母及其应用，属于代谢工程和生物工程领域。本发明产α‑古巴烯的重组酿酒酵母菌株，其以酿酒酵母为宿主，异源表达了α‑古巴烯合酶，过表达了法尼基焦磷酸合成酶和异戊烯焦磷酸异构酶。通过将能够表达α‑古巴烯合酶基因、法尼基焦磷酸合成酶基因和异戊烯焦磷酸异构酶基因的重组质粒转入到酿酒酵母中得到产α‑古巴烯的重组酿酒酵母菌株。本发明在酿酒酵母中引入外源基因来生产α‑古巴烯，不需要利用石油资源来进行化学合成，减少了对石油资源的消耗和对环境的污染，实现了可持续发展。本发明可高效生产α‑古巴烯，促进了α‑古巴烯在食品、医药、农业、烟草等领域中的应用。

技术领域

本发明属于代谢工程和生物工程领域，具体涉及产α-古巴烯的重组酿酒酵母及其应用。

背景技术

α-古巴烯，分子式C₁₅H₂₄，分子量204.35，一种三环倍半萜，是一种重要的生物活性物质，天然存在于许多药用和芳香植物中。α-古巴烯作为一种重要的植物活性成分，广泛应用于食品、医药、农业等领域，具有多种功能特性。一些研究表明，富含α-古巴烯的精油具有抗氧化、抗突变、镇痛、抗炎、保肝、抗疟原虫以及对金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、枯草芽孢杆菌等具有抑制作用。此外，α-古巴烯还具有抗肿瘤活性，并且有可能成为一种有效的抗癌药物。在农业领域，α-古巴烯具有重要的经济意义，α-古巴烯可以作为一种新的有害昆虫引诱剂。

目前，α-古巴烯主要是通过化学法合成，但是，目前的化学合成法不但成本高，还会造成环境污染，消耗珍贵的石油资源。

目前工业上已经有许多利用微生物发酵获得产品的成功实例。通过微生物来生产α-古巴烯具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点与不足，提供产α-古巴烯的重组酿酒酵母及其应用，所述重组酿酒酵母可高效生产α-古巴烯，促进其在食品、医药、农业、烟草中的应用。

本发明提供了产α-古巴烯的重组酿酒酵母菌株，其以酿酒酵母为宿主，异源表达了α-古巴烯合酶，过表达了法尼基焦磷酸合成酶和异戊烯焦磷酸异构酶；所述的α-古巴烯合酶的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示；所述的法尼基焦磷酸合成酶的氨基酸序列如SEQID No.2所示；所述的异戊烯焦磷酸异构酶的氨基酸序列如SEQ ID No.3所示。

优选的，所述的重组酿酒酵母菌株以酿酒酵母BY4741为宿主。

优选的，所述的重组酿酒酵母菌株含有能够表达α-古巴烯合酶基因、法尼基焦磷酸合成酶基因和异戊烯焦磷酸异构酶基因的重组质粒。所述的α-古巴烯合酶基因、法尼基焦磷酸合成酶基因和异戊烯焦磷酸异构酶基因的核苷酸序列分别如SEQ ID No.4、5、6所示。通过将所述的重组质粒转入到酿酒酵母中得到所述的重组酿酒酵母菌株。

优选的，所述的重组质粒以pY26TEF-GPD质粒为出发质粒。

优选的，所述的重组质粒中含有α-古巴烯合酶基因和法尼基焦磷酸合成酶基因，α-古巴烯合酶和法尼基焦磷酸合成酶为独立表达或融合表达。融合表达α-古巴烯合酶和法尼基焦磷酸合成酶，可显著提高α-古巴烯产量。

优选的，所述的重组质粒中还含有异戊烯焦磷酸异构酶基因，异戊烯焦磷酸异构酶为独立表达或与α-古巴烯合酶和法尼基焦磷酸合成酶融合表达。融合表达异戊烯焦磷酸异构酶基因，可显著提高α-古巴烯产量。进一步地，α-古巴烯合酶、法尼基焦磷酸合成酶、异戊烯焦磷酸异构酶融合表达的顺序为α-古巴烯合酶-法尼基焦磷酸合成酶-异戊烯焦磷酸异构酶。

本发明还提供了所述的重组酿酒酵母菌株在生产α-古巴烯中的应用。

本发明还提供了一种生产α-古巴烯的方法，其包括如下步骤：将所述的重组酿酒酵母菌株接种至培养基中进行培养，得到含α-古巴烯的发酵液。