[发明专利]一种解脂耶氏酵母工程菌及其应用

说明书

本发明公开了一种解脂耶氏酵母工程菌及其应用，属于生物技术领域；保藏编号为CCTCC NO：M 2023294的解脂耶氏酵母工程菌ZMW1378是在解脂耶氏酵母基因组上多拷贝重组整合表达八氢番茄红素合酶、番茄红素环化酶、八氢番茄红素去饱和酶、二酰基甘油酰基转移酶和血红蛋白的基因簇，敲除菌株基因组上甘油‑3‑磷酸脱氢酶基因GUT2，再重组整合经定向进化改造的表达β‑胡萝卜素酮化酶和β‑胡萝卜素羟化酶的突变基因簇得到以葡萄糖为底物高效生物合成虾青素的解脂耶氏酵母工程菌；本发明构建的解脂耶氏酵母工程菌通过葡萄糖反馈补料发酵生产虾青素，产量可以达到3775.4mg/L，生产工艺简单，可应用于大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种解脂耶氏酵母工程菌及其应用，属于微生物技术领域。

背景技术

虾青素是自然界中抗氧化活性最强的脂溶性类胡萝卜素化合物，通常存在于各种海洋细菌、藻类和水生动物中。虾青素能够保护细胞、脂质和膜脂蛋白免受氧化损伤；虾青素还具有抗衰老、抗炎、抗癌、抑制幽门螺旋杆菌感染、激活免疫应答、改善记忆力等特性，已经被广泛的应用于食品、药品、保健品、化妆品和饲料等领域，其全球年需求量已经达到250吨，销售额接近4.5亿美元，到2025年有望达到25亿美元，具有极高的经济与应用价值。

目前，市场上所使用的虾青素大部分是通过化学合成或者从藻类中提取获得。化学合成虾青素由于其立体异构体的缘故，无法被人体吸收利用，只能用于动物和水产养殖着色。虽然有多种生物富含虾青素，直接提取普遍存在生产效率低、不具有经济优势。现有技术中常用改造雨生红球藻进行虾青素的生产，但是因培养期长，提取过程复杂，不适于工业生产。

近年来，利用合成生物学方法通过工程化改造微生物底盘细胞，并加载目标优化的异源产物合成路径构建人工细胞工厂从而获得虾青素，已经引起国际研究者的普遍关注，并逐渐发展为替代化学合成和天然提取的有效方法。现有文献和专利中通过引入虾青素的异源途径实现了虾青素在微生物中的合成，宿主主要为大肠杆菌、酿酒酵母、红法夫酵母等，但这些工程菌仍然存在虾青素产量较低的问题。另外，大肠杆菌存在内毒素引起的安全性问题，不足以应用于工业化生产。

解脂耶氏酵母含有丰富的合成类胡萝卜素化合物前体原料乙酰辅酶A，且其细胞内积累有大量的脂质且不产生内毒素，这些特性使解脂耶氏酵母成为生物合成虾青素的优良底盘菌。因此，开发高产虾青素的解脂耶氏酵母工程菌具有重要的应用价值。目前，已有一些专利和文献通过在解脂耶氏酵母中引入异源途径基因实现了虾青素的从头合成，主要是过量表达代谢途径中的相关基因，但是外源基因引入对细胞生长造成代谢负担、增加对氧需求、菌株易变丝状形态、产物反馈抑制等问题，造成解脂耶氏酵母工程菌产量较低。解决解脂耶氏酵母工程菌发酵生产过程中虾青素和代谢中间产物累积抑制菌株代谢和生长的难题，对提高虾青素生产效率具有重要意义的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种解脂耶氏酵母工程菌ZMW1378，该工程菌株能够用于以葡萄糖为底物高效合成虾青素，合成的虾青素产量高、纯度高。

本发明的技术方案如下：

本发明的目的之一在于提供一种解脂耶氏酵母工程菌ZMW1378，保藏编号为CCTCCNO：M 2023294的解脂耶氏酵母工程菌ZMW1378，本发明的解脂耶氏酵母工程菌ZMW1378的保藏信息如下：

菌种名称：解脂耶氏酵母

拉丁名：Yarrowia lipolytica

菌株编号：ZMX1378

保藏机构：中国典型培养物保藏中心

保藏机构简称：CCTCC

地址：中国武汉武汉大学

保藏日期：2023年3月13日；

其中，所述解脂耶氏酵母工程菌ZMW1378基因组整合了